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基于windows xp嵌入式系统的心电检测分析仪

吴宏雷  
【摘要】:随着电子技术和数字信号处理技术的发展,心电监护医疗仪器步入了新的发展阶段---数字化医疗设备。由于嵌入式系统具有体积小、功耗低、性价比高,便于携带等优势,使得嵌入式设备逐渐成为医疗器械发展的主流。另一方面嵌入式医疗设备的开发也符合全球嵌入式工业化的潮流,适应我国加速知识创新和建立面向21世纪知识经济的需要,为我国嵌入式系统应用水平实现跨越式发展做出应有的贡献。 目前,英特尔和AMD推出了一系列基于X86处理器的小体积、低功耗的PC机平台。这促使着Windows XP嵌入式医疗设备必然将会成为便捷式仪器开发的一大趋势。针对目前关于Windows XP嵌入式设备的开发研究较少的现象,本文设计制作了一套基于Windows XP嵌入式系统的心电检测分析仪器。 本文在开发基于Windows XP嵌入式系统的心电检测分析仪器的过程中,主要完成了以下工作: (1)研究了Windows XP嵌入式操作系统定制方法,并定制了一套适合嵌入式心电仪器应用的Windows XP嵌入式操作系统。 (2)设计了心电信号采集和处理的硬件电路,包括基于C8051F021单片机的心电数据采集电路和基于TMS320C5509的心电数据处理电路。心电数据采集电路主要包括:前置放大器、带通滤波器和50Hz陷波器。前置放大器利用的是AD622仪表放大器,该放大器的共模抑制比是100dB。设计出了一套工作稳定、性能优异的滤波器。心电数据处理电路主要包括数据采集电路和90度相移全通滤波器。数据采集电路是由TMS320C5509和三片TLC4541芯片组成,实现了对心电高速采集,最高速度可达200ksps,采样精度高达16位。90度相移全通滤波器的误差小于±0.9度,频率带宽是2Hz-400Hz。 (3)利用Keil编写了C8051F021单片机数据采集程序。该程序可以实现对心电标准十二导联和心向量导联信号的采集。采集方式分为一导联采集、三导联采集和十二导联采集。 (4)利用CCS编写了TMS320C5509的心电数据处理程序。该程序主要实现了对心电数据的算法处理,包括快速中值滤波算法、改进型的自适应滤波算法。 (5)利用VB和VC++开发了基于Windows XP嵌入式系统的心电人机接口应用软件。该软件实现了心电波形的实时显示、心电数据的保存、与单片机之间的串口通信功能和与DSP之间的USB接口通信功能等。 (6)研究了中值滤波算法、改进型的自适应滤波算法的原理,并利用MATLAB对改进型的自适应滤波算法和中值滤波算法做了仿真处理。 本文所研究Windows XP嵌入式操作系统的定制方法,可以应用于其它相关Windows XP嵌入式设备中。所设计的心电信号采集和处理系统工作稳定、性能优越,为制作高性能的心电检测仪器奠定了基础。


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