基于MSP和G传输的便携式心电监护仪.doc

基于MSP430和3G传输的便携式心电监护仪 导读：就爱阅读网友为您分享以下“基于MSP430和3G传输的便携式心电监护仪”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92的支持! 图3-9点阵LCD电路原理图 3.6 JTAG电路 JTAG调试接口用于对MSP430程序的烧入和调试。在本设计中采用的调试仿真器为FET430UIF。 在MSP430Fx4xx系列单片机中，调试接口采用的是四线JTAG接口。分别为：TMS（模式选择）、TCK（JTAG时钟信号）、TDO（数据输出）、TDI（数据输入）。 3.7 其他电路设计 （1）电源电路设计： 本设计采用两节干电池供电，在现阶段的设计中并没有添加复杂的稳压电路，只是简单地在电源与地之间串联上电容以减少接地环流。此外，对MSP430的模拟部分和数字部分的供电用电容和小电阻分开以减小干扰。 在电路设计中，将数字电路和模拟电路的地分开对减少噪声干扰有很大的帮助，尽管在本设计中基本为低频电路，仍然将模拟地和数字地分开。在MSP430中，对外的引脚已经就模拟地和数字地分开，在本设计中，将点阵LCD，射频收发器和其他部分电路地分开。 在接地方式上，理论上讲对于低频电路最好采用一点接地的技术，但在实际应用过程中发现一点接地的方式相对比较复杂，所以折中后仍采用多点接地的方式。 （2）其他电路： 在电路设计中，还包括按键设计、LED指示灯设计。两个按键采取按下高电平有效的设计方式与通用I/O口相连，同样发光二极管也通过电阻与通用I/O连接，这样在软件中添加相应的程序就可以进行按键和LED控制。 在MSP430芯片的背面设计了8个小孔防止单片机温度过高。 单电源供电的设计是现在电路设计的趋势，尽管单电源设计使得供电变得简单，但同时对电路设计提出了要求，尤其是信号有正有负的情况。在本设计中，参考TI的用户应用文档，利用MSP430内部的D/A模块提供直流电压对输入信号进行调制以满足单电源供电的信号处理。 MSP430的时钟源选用低频晶振LFXT1，为32.768kHz。 4. 系统软件设计 4.1 主要程序流程图 系统软件部分主要实现的是MSP430单片机外围设备的初始化、AD采样后的心电数据的进一步处理以及操作界面设计。此外通过合适的程序设计，达到低功耗的设计要求。软件流程图如下所示： 图4-1 主程序流程图 4.2 点阵LCD显示 在本设计中，将采集到的心电波形在点阵LCD上显示，通过对点阵LCD的代码编写，实现操作界面和动态波形的显示。下图是程序补点的示意图，黑色的为原始数据点，显然这样直接显示的波形时不连续的，所以要在幅值相差较大的两点间进行补点（灰色）操作。 图4-2 波形显示补点算法示意图 4.3 滤波算法 如硬件设计部分中分析，经AD采样后的数据尽管噪声得到了一定的抑制，但仍有50Hz的干扰，在心电测量时必然还有其他信号的干扰，所以软件滤波是必然需要的。在本设计中，仅对心电数据进行低通滤波处理，采用FIR，窗函数滤波方法，将30Hz以上的信号滤除，保留有效的心电频率数据。对经过低通滤波算法后的数据分析如下： 图4-3 软件滤波后输出-频率图 图4-4 15Hz和50Hz软件滤波后频谱图 从图表中可以看出，对低频成分该滤波器予以了放大。实际上，在35Hz附近，FIR低通滤波器才开始对数据进行真正的衰减，基本上可以滤除一些高频噪声干扰，尤其是50Hz工频干扰，并保持心电信息。 4.4 心率算法 软件中对心率进行计算主要是基于对QRS波中R波的识别来进行的，认为R波的出现与心率是同步的。R点的识别在这里简单地采用阈值法。在阈值判别之前首先要进行高通滤波，将低频的干扰去除，与低通滤波器类似，采用长度为17的FIR窗函数滤波。 在心率计算时，设一标志位beat和两个计数位counter、pulseperiod。Counter和pulseperiod在ADC采到一个点时就加1。这样在每识别一个R点，将计数位counter清零，当counter计数到90时，beat位加1，当beat等于3时，开始计算心率： 错误！未找到引用源。 （4-1） 暂时心率计算完成后，将pulseperiod清零，进行接下来的心率计算。该方法认为在出现R点的90个采样点，即1/4秒内不会再出现下一个R点，也就是说本方法默认心率不会超过240/min。当然，这样的范围在正常情况下是认为可以接受的。心率在每三次心跳后更新一次。其算法示意图如下： 图4-5 心率计算算法 图4-6 心率算法分析 注：对采集到的心电波形进行算法的分析如下，其中为输出的心电信号，为程序进行阈值判断的数据，为程序中设置的阈值，可以看出