基于ARM體系結(jié)構(gòu)的心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究.pdf

1、心電監(jiān)護(hù)儀是現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中不可或缺的輔診儀器，通過對(duì)心血管病人和危重病人實(shí)施長時(shí)間不間斷的監(jiān)護(hù)，為疾病的診斷、分析、治療和研究提供重要的依據(jù)。心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是心電信號(hào)從人體體表進(jìn)入計(jì)算機(jī)（指廣義上的計(jì)算機(jī)，包括所有處理器）的必要通道，將直接影響后續(xù)的信號(hào)處理。由于心電信號(hào)會(huì)受到各種電磁干擾以及電路本身噪聲的影響，所以如何有效抑制各種干擾和噪聲、提高信號(hào)的完整性，是心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是本文研究的切入點(diǎn)。 ARM

2、是20世紀(jì)90年代初才出現(xiàn)的嵌入式微處理器，經(jīng)過ARM公司10多年的研發(fā)，并將內(nèi)核設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)出售給芯片生產(chǎn)廠家，如Atmel、Intel、SAMSUNG、PHILIP等，這些廠家研發(fā)出各種應(yīng)用目的的基于ARM體系結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器。目前ARM已經(jīng)成為嵌入式微處理器家族中的主力成員，在高低端嵌入式產(chǎn)品中占有很大市場(chǎng)份額，可以毫不夸張的說，基于ARM體系結(jié)構(gòu)的嵌入式產(chǎn)品遍布生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)的各個(gè)角落，21世紀(jì)將是ARM大放異彩的世紀(jì)！本文提

3、出了將高端ARM處理器芯片AT91RM9200應(yīng)用到心電監(jiān)護(hù)儀中，設(shè)計(jì)了基于ARM體系結(jié)構(gòu)的心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 本文首先論述了課題研究的意義，并詳細(xì)的介紹了心電監(jiān)護(hù)儀的發(fā)展歷史、分類以及現(xiàn)代心電監(jiān)護(hù)儀的特點(diǎn)。接著介紹了本文采用的關(guān)鍵性技術(shù)：嵌入式技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)。系統(tǒng)的闡述了嵌入式系統(tǒng)的基本概念、特點(diǎn)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式微處理器、ARM處理器以及現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)、基本構(gòu)成、微弱信號(hào)的檢測(cè)技

4、術(shù)。 然后從生理學(xué)和電生理學(xué)的角度，分析了心電信號(hào)的特征波形以及各個(gè)波形之間的時(shí)間關(guān)系。接著講述心電信號(hào)的干擾和噪聲以及如何抑制這些干擾和噪聲信號(hào)。 ARM體系結(jié)構(gòu)是本文研究的重點(diǎn)，在第3章作了深入研究。首先概述了嵌入式微處理器的分類，重點(diǎn)介紹了ARM處理器的種類及其產(chǎn)品；然后詳細(xì)探討了AT91RM9200微處理芯片的內(nèi)核、處理器模式、寄存器組、存儲(chǔ)系統(tǒng)、尋址方式以及中斷模式等；最后探討了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)模式，主要從開發(fā)

5、流程和開發(fā)特點(diǎn)兩方面來論述。 硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開發(fā)是本文研究的核心內(nèi)容，本文將整個(gè)心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)分成兩大模塊－采集電路和處理電路，分兩章分別詳細(xì)論述。采集電路包括前端放大電路和右腿驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、主放大和濾波電路設(shè)計(jì)（包括高通濾波電路、二階低通濾波電路、雙T有源陷波電路的設(shè)計(jì)）、電平抬高和過壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)以及PCB設(shè)計(jì)和硬件調(diào)試等；處理電路設(shè)計(jì)包括電源管理模塊設(shè)計(jì)、AT91RM9200系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、存

6、儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)、以及以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)、LCD接口電路設(shè)計(jì)、USB鼠標(biāo)鍵盤接口電路設(shè)計(jì)等。 軟件設(shè)計(jì)和移植與硬件平臺(tái)不可分割，共同組成嵌入式系統(tǒng)。帶有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)軟件包括引導(dǎo)程序、嵌入式操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序幾個(gè)部分。本文系統(tǒng)講述了如何在硬件平臺(tái)上開發(fā)這些嵌入式軟件，并詳細(xì)給出了移植這些代碼的過程。 本文在重慶大學(xué)醫(yī)院做了實(shí)驗(yàn)，取得了預(yù)期的效果，并在最后一章附上了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的圖片并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了必要的論述，提出