基于单片机的心电监护仪设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于单片机的心电监护仪设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

在发 送过程中， NRF905 自动完成以下工作：射频寄存器自动开启。 （ 2） 在数据发送时，准备好数据，引脚 DR 置高。 （ 3） 打包数据（包含字头和 CRC 校验码）。 （ 4） 发送数据包。 这些程序的过程约 10us。 故在发送的期间要加一个延时程序。 在 发送过程中，无论 trx_ce和 tx_en 端口是高还是低，传输都不会中断。 一个数据发完，就进行下一个数据包发送，若是没有数据可发送时， 905 自动进入空闲模式。 nRF905 只要硬件连接好后，剩下的就只是软件问题了，编程好后就可以实现数据的无 图 13 发送程序框图 20xx 届 电子科学与技术专业毕业论文 12 线传输了。 接收部分 接收部分的主要实现功能是：用无线模 块接收由发送部分发送的心电数据，再通过单片机的 SPI 接口接收数据，通过串口功能，把数据传输给电脑。 nRF905 处于接收模式，其他无线设备发出的数据才能接收到。 接收模式启动后，接近入接收模式，完成以下工作： （ 1） 载波检测。 nRF905 模块进入监听状态，当监测到相同频段的载波时，就置高 CD引脚。 （ 2） 地址匹配。 发送的数据中都有目的地址，地址与本机相同，就接收信号，若不同就不接收。 在接收同时，地址匹配信号（ AM）引脚立即置高。 （ 3） 接收数据包。 数据包被接收后，存入 RX_PLAYLOAD 寄存器中。 （ 4） 数据就绪。 有效数据接收到后 ，去除其字头，置高 DR 引脚，表示数据已经准好， 可以开始接收数据。 单片机就通过 SPI 接口读出寄存器中的数据。 和发送部分相比。 接收部分运用的无线模块的配置、启动和发送等几乎一样，唯一不同的是一个处于发送方式，一个处于接收方式。 发送部分有一个 AD 转换模块，而接收部分有一个串口通信模块。 这样看来接收部分的程序框图和发送的大致相同，只是把 AD 转换的那部分换成串口通信部分，这里就不再详细表述。 第四章 心电信号的显示 MATLAB 是一个高技术计算的开发环境，比如科学计算，可视化和 交互式程序设计。 它是一个易于使用的集成 Windows 环境，数值分析，矩阵计算，可视化，和许多其他功能。 图 14 数据接收部分电路图 巫锡鸿：基于 PC 机的心电监控设计 13 目前， MATLAB 的工具箱功能延伸到数据采集、图像处理、概率统计、数据库接口、优化算法、神经网络、嵌入式系统开发、偏微分方程求解、小波分析、信号处理、控制系统设计、DSP 与通讯等领域中。 [6] 本设计中采用 matlab 软件来实现心电图在 PC 机上的显示。 主要是串口初始化等相关程序部分、波特率和数据位和发送位等程序部分、数据接收程序部分、显示通道程序部分。 利用通信类 serial 来创建串口对象，通信是设置串 口对象属性和通信模式来进行。 设计中利用串口传输，开启串口需要用 fopen 函数。 还需 fread 函数读取二进制数据，结束数据传输需要 fclose 函数。 [12]本设计主要运用到的是串口事件回调函数来处理窗口收到的消息、以及画图函数来画出收到的数据等。 在设置回调函数时，首先设置回调函数的名称和输入参数。 然后是回调函数的定义，来实现想要的功能。 如下程序为串口事件回调设置： =39。 byte39。 =10。 ={@EveBytesAvailableF,handles}。 要用到 matlab 的画图功能来显示出心电图。 首先要对接收数据部分施控件，即类似于按钮；接着把接收的数据存到缓存中，定义成一个变量，最后运用画图功能把数据画成图表形式。 程序如下： if ms==1 figure(1)。 set(0,39。 ShowHiddenHandles39。 ,39。 On39。 )。 set(gcf,39。 menubar39。 ,39。 figure39。 )。 plot(1:1:length(M1),M1,39。 39。 ,1:1:length(M2),M2,39。 39。 ,1:1:length(M3),M3,39。 39。 ) Xlabel(39。 时间 39。 )。 Ylabel(39。 电压 39。 )。 legend(39。 信道一 39。 ,39。 信道二 39。 ,39。 信道三 39。 ,1)。 end 这里介于篇幅就不再多加介绍了。 第 五 章 硬件测试 和软件的调试 硬件测试 20xx 届 电子科学与技术专业毕业论文 14 为了硬件调试，在设计硬件实物时，把信号采集、信号滤波、信号放大等分别接一个测试输出端口。 测试时，把电极片按前面介绍的位置贴好，在本设计中直接把滤波后的心电信号接到示波器上进行测试。 测试结果如下图所示。 可以看出示波器上的信号为心电信号。 信号的频率和心电信号一样，放大的倍数和计算值差不多，且每个心电冲击信号相隔 1s，其中冲击的幅值不一样是因为电极片不稳定等外界因素，依旧可以肯定是心电信号。 故可以省去电极片采集信号部分的测试。 为了看清心电的基线的特性，本设计中再把心电信 号放大些，以便基线的特性更加明显。 同时由采集到的信号可知心电信号的基线的紊乱挺多的。 故设计中还加有一个 50HZ 的陷波电路，滤除 50HZ 的工频干扰。 这样基本就达到理想的心电信号。 软件调试 软件部分主要包括信号的 AD 转换部分、信号的无线发送和接收部分、串口通信和软件显示程序。 在程序调试中，首先是运用串口连接 PC 机部分程序，这里用开发板来调试程序，用 UartAssist(串口助手 )来显示通信的端口、波特率和数据等。 接着进行的是 NRF905 通信调试，在 905 调试中重要的是其配置的数据要一样，接着是数据位、 SPI 和寄存器的一些程序。 先用发送一个数据做检测，经过几次测试和修改后， 905 通信部分程序调试成功。 最后是 AD 转换信号通过 905 发送和接收显示于串口助手界面，测试阶段，用电源信号作为输入，直接看串口助手上的数据是否为电源信号为准，如是则通信正常。 正常后把输入信号改为地来检测。 串口助手界面及用电源接入 ADC 后接收到的数据如下图所示。 这些调试成功后就可以直接接入心电信号测试了。 本设计中采用 matlab 软件显示波形，下图显示的为两个不同时段的心电图。 可以看出是心电波形。 其最大幅值为（ 300/1024） *5 图 15 示波器上显示采集的心电图 图 16 串口接收无线信号测试 巫锡鸿：基于 PC 机的心电监控设计 15 ≈ ，其中 5 为基准电压。 横坐标为采集的点数，采样频率为 9600Hz。 可知尖峰间隔约为 1S 左右。 再者，每个尖峰出的波形和标准的心电波形类似，即包括 R 波、 T 波等。 所以可以肯定采集到的信号为心电信号。 第 六 章 全文总结 论文在研究心电信号采集、传输及显示上，完成了信号的采集，信号高通低通滤波及 50 陷波 处理；心电信号 A/D 转换； 无线传输以及 PC机上的心电图的显示。 其中采用无线数据传输，解决了 数据传输线的烦恼。 在信号处理问题上，也根据 美国心电学会的标准，采集范围具有权威性。 在 设计制作过程中，遇到一些问题，要得到比较标准的心电信号，对电阻和电容的精确值要求比较高，故作品采集的心电信号的准确性还是有提高的空间；一种功能的电路可以有几种不同的电路连接方式，在开始时，器电路的取舍花了很多时间；开始设计电路图时，查找的资料中，有一处错误，由于对该电路了解不够，导致走入了误区，浪费了很多材料与时间。 经过这次设计的制作，学习到了很多的东西，比如设计前对相关的知识要很了解，设计中要认真研究与思考，事后要及时总结等。 前文也提出了许多本设计可提高和发展的地方，信号采集的越多 , 越全面反映患者的生理 状况，诊断治疗就的越有效果。 图 17 心电信号在 matlab 上的显示图形 20xx 届 电子科学与技术专业毕业论文 16 参考文献 [1] 王正光 .数据采集与处理 .国防工业出版社， 1985. [2] 任家富 .数据采集与总线技术 .北京航空大学出版社， 20xx. [3] 康华光 .电子技术基础（模拟部分）高等教育出版社， 20xx. [4] 魏小龙 .MSP430 系列单片机接口技术及系统设计实例 [M].北京：北京航空航天大学出版社， 20xx. [5] 孙上鹏 .心电信号采集及无线传输系统的设计 [x].北京：北京交通大学 .20xx. [6] 梁原 .基于 MATLAB 的 数字图像处理系统研究 .长春理工大学， 20xx. [7] 刘冬，刘光斌，姚志成 .单片机系统实用抗干扰技术 [M].北京：人民邮电出版社 .20xx. [8] 王林涨等 .心电信号处理中滤波器设计的研究 .北京生物医学工程 ,20xx,21(:3). [9] 张石，张新宇 .远程移动心电监测系统的研究与开发 [J].控制工程 .20xx、 13（ 2）：172174. [10] 孙彤，李冬梅 .逐次逼近 A/D 转换器综述 .微电子学 .20xx. [11] 邓亲恺 .现代医学仪器设计原理 [M].北京：科学出版社 .20xx. [12] 赵云 鹏 .MATLAB 串口通信在数据采集中的应用 .微计算机信息 .20xx. 巫锡鸿：基于 PC 机的心电监控设计 17 [13] 王萍，陈长春，龚睿等 .基于 nRF905 的无线串口通信系统 .微计算机信息 .20xx. [14] 刘刚、王立香 .中文版编程及应用 .电子工业出版社， 20xx. 致谢 首先要感谢我的导师赖森财老师在整个设计的过程的悉心指导。 感谢和我一起度过这段毕业设计期间的同学和好朋友，从论文的选题、方案设计、资料收集，直至论文的编写，给了我很多的帮助和支持，给了很多的宝贵的意见，让我少走了很多弯路，深刻认识做每样事情前要收集各方面的信息，加上自 己的努力才能做好，这期间让我成长了不少，使我懂得，遇到问题如何去找根源、如何去解决，为以后的工作打下了一定的基础。 特别感谢王剑雄、林永军、韦朝活在编程、调试期间的帮助和支持。 感谢所有在学习期间关心和帮助我的老师、同学和朋友。 摘要 Design of ECG monitor based on PC Wu Xihong 20xx Sanming University Electronic Science and technology of Fujian Sanming 365401 The design of ECG monitoring is a set of acquisition, signal processing, transmission and display in one. Data acquisition part,the 5 lead ECG to collect ECG signal. The signal processing part, according to the design requirement of most of the ECG, use the zoom, filter, antijamming and so on a series of signal processing circuit for signal processing. The transmission part uses 51 Series MCU as the main MCU to control A/D transformation and wireless transmission module, wireless transmission signal transmission to PC. Finally using the editor and window of matlab software interface display ECG graph. In this paper, the design of each circuit are have a detailed basis, can make people understand it more easily. Keywords : ECG amplifying filtering device of ADC wireless matlab 20xx 届 电子科学与技术专业毕业论文 18 承诺书和授权书 三明学院毕业论文 (设计 )承诺书 我仔细阅读了三明学院毕业论文（设计）的有关文件规定。 我知道，抄袭别人的成果是剽窃行为，是可耻的，也是违反毕业论文（设计）规定的。 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我郑重承诺，严格遵守学院毕业论文（设计）规定，以自己的真实水平认真做好毕业论文（设计）。 如有。