多功能心率信号采集监测系统设计

一、课题综述及研究意义

如今, 心脏疾病已严重威胁到人们的健康和生命。随着我国社会老龄化的到来，很多中老年人的健康监护问题越来越突出。在老年人疾病中，心血管疾病是比例较高的病症，许多病人初期病情较轻，但由于未进行检查，不能得到及时的治疗，错过了宝贵的诊治机会，从而导致病情加重，严重者甚至可能引起中风，危及个人生命。因此，预防此类疾病的发生对保障老年人的生命健康具有重要意义。医学、工程领域面临的主要问题是如何监测、诊断心电信号并进行心脏疾病的预防。心率监测系统可以实时检测出心率，当检测到心率异常时，采取相应的急救和治疗措施，从而减少心脏病患者发病时因得不到及时医治而死亡的情况，有效地降低死亡率。

随着科技的不断创新，心率测试方法从传统的听诊器测试法，发展到现在利用电子仪器，已经能测量出更加精确的数据。现代电子测量仪器快速的向数字化、自动化的方向发展，制成的心率测量仪器不仅性能良好，而且结构简单，因此对心电信号的采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。在先进科学技术的带动下，医疗仪器的相关技术也得到了飞速发展，多功能心率计将会越来越受到人们的青睐。现在的心率计有便携式的，有远程遥控式的，运用在不同场合。在诊断心脏疾病时，通常通过检测出心率值和心率变异值这两个重要的生理参数来诊断病情。一直以来，关于心率相关参数的研究不仅是医学领域涉足的焦点，而且电子学领域和工程技术领域的工作者们对此也都非常关注。在国外，心率测量技术已经非常成熟，不仅如此，可佩戴式的心率计已经有了很大的发展，近期苹果公司发布的Apple Watch，其中的心率测量功能深受消费者的青睐。国内的心率计由于技术的快速的发展，也已经有了很多产品，消费市场广阔。

心率测量仪的发展趋势主要有：

①自动化。自动测量心电并且对所得到的信号进行自动处理，目前很多心率测量仪都具有检测血氧等其他功能，但是这些信号还需经过一些有经验的医生观察，进行分析以后才能确认结果，这样就浪费了大量的人力，且误差较大。因此，未来心率自动监测的内容将更加详细，自动分析诊断功能也将更加强大。

②数字化。随着数字科学技术的发展，心率测量仪的集成度将更高，更便于携带。通过数字信号处理，心率测量的干扰就更小，数据更准确。

③多功能化。目前的心率测量仪，一般都有测试血氧、显示心电图等功能，单纯的心率测量仪已经很少见到。随着电子技术的发展，心率测量仪必将实现更多的功能。

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

研究方法：

先分析测量心率的方法,阅读LabVIEW的相关设计资料，然后将传感器技术、计算机技术、通信技术、虚拟仪器技术相结合，从硬件方面和软件方面对多功能心率信号采集监测系统进行设计。

技术路线：

硬件方面主要包括：ECG采集调理电路、MSP430f149最小系统板电路、液晶显示电路、蜂鸣器报警电路、串口通信电路及GSM无线通信模块电路。

硬件的设计是本论文设计的核心。

软件方面主要通过LabVIEW软件开发平台进行虚拟仪器控制软件的设计与实现。而LabVIEW的程序是由前面板和程序框图组成的，因此需要对其进行前面板设计和主程序设计来实现多功能心率信号采集监测系统设计，实现下位机和上位机的通信设置、心电波形的显示、心率越限值的设定、报警功能等。

通过软、硬件两方面来完成多功能心率信号采集监测系统设计。

三、主要参考文献

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二、毕业设计（论文）工作实施计划

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析：

1、系统设计方案的分析论证；

2、心电信号采集调理电路的设计；

3、下位机硬件电路的设计；

4、上位机管理平台的基本功能设计；

软硬件要求：

确定要选择的器件及其类型，设计出稳定的心电信号采集调理电路，绘制出详细的硬件结构框图与原理图。

（二）毕业设计（论文）工作进度与安排

起讫日期工作内容和要求备注

3月23日-3月29日查阅25篇相关文献，修改开题报告。

3月30日-3月5日查阅资料，制定系统初步设计方案。

4月6日-4月12日确定系统总体设计方案。

4月13日-4月19日修改完善硬件结构设计方案。

4月20日-4月26日完成硬件模块原理图的设计与绘制。

4月27日-5月3日设计各节点程序，绘制程序流程图。

5月4日-5月10日设计上位机管理平台。

5月11日-5月17日整理材料，撰写论文初稿。