數字人體心率檢測儀的設計

電子機電論文編號:JD831  論文字數:12791,頁數:29

數字人體心率檢測儀的設計

目錄
摘  要 I
Abstract I
1 序言 1
1.1 概述 1
1.2 心率的生理意義 1
2 系統總體方案設計 1
2.1 心率傳感方式的選擇 2
2.2 核心處理器的選擇 2
2.3 顯示模塊的選擇 3
3 心率采集部分 3
3.1 心電圖特點 3
3.2 心電采集過程中信號干擾源的分析 4
3.2.1 噪聲和漂移干擾 4
3.2.2  50Hz 工頻干擾 4
3.2.3 呼吸運動 4
3.3 心電信號的提取 4
3.4 心電采集部分的設計 5
3.4.1 前置放大電路的設計 5
3.4.2 濾波器的實現 6
3.5 后級電壓放大及比較電路 7
4  FPGA內部控制器的設計 8
4.1 FPGA實現的控制器的功能簡介 8
4.2 時鐘產生模塊的實現 11
4.3 控制模塊的設計 12
4.4 主要計算模塊 12
4.4.1 測量心率的方法 13
4.4.2 波形變換電路 14
4.4.3 計數單元 15
4.4.4 瞬時心率計算模塊 15
4.4.5 平均心率的計算 17
4.6 附屬時鐘功能的實現 19
5 結  論 21
參考文獻 22
謝  辭 23
附  錄 24
附錄:程序 24

摘  要：心率計是常用的醫學檢查設備。實時準確的心率測量在病人監控、臨床治療及體育競賽等方面都有著廣泛的應用。本心率計采用FPGA實現，減少了元器件使用數量，提高了測量精度和可靠性。該設計能夠實時采集并測量人體的瞬時和平均心率，發現非正常心率信號并能及時報警。本設計包括三個模塊：心電信號預處理模塊、FPGA的信號處理模塊和顯示模塊。心電信號預處理模塊，進行心電信號采集、放大、濾波，然后將處理后信號傳入系統的處理模塊。FPGA的信號處理模塊，計算輸入心電信號的心率值和判斷心率值是否正常，輸出心率值及預警信號，同時附屬時鐘功能。顯示模塊實現已計算出的心率信號的顯示和預警。本設計主要完成心率信號的預處理及FPGA中心處理模塊的相關設計。
關鍵詞：心電采集；心率測量；VHDL

The Design of Digital Heart-rate Measuring Instrument
Abstract：The digital heart-rate measuring instrument is a kind of equipment which is commonly used in medical test. Real time and accurate measurement of heart rate have broadly applied in patient monitoring, clinical treatment and sports competitions etc. The design of digital heart-rate measuring instrument reduces the number of components and increases the accuracy and reliability of the measurement. It can get the electrocardio data, test the heart rate and automatically alarm in time when detect the unnormal heart rate data. The research is divided into three modules: preprocessing module, FPGA signal processing module and display module. In preprocessing module, the initial electrocardio data is extracted, amplified, filtered, and then the data is transmitted into the center of computing .FPGA signal processing module, the heart rate is calculated from the pretreated data. Then the heart rate is judged whether it’s normal. If not, a warning signal is sent out .There is also a clock in this module. Display module: the heart rate is displayed in this module, also there is three lights for warning .The design is high integration and wearable. The design accomplishes preprocessing module and FPGA signal processing.
Key words: electrocardio data acquisition；Heart rate measurement；VHDL