便攜式低功耗心電監測系統設計

1.3 軟件設計

1.3.1 軟件總設計

　　軟件部分主要分為四大模塊，即通信、濾波、心率計算、繪圖。軟件流程圖如圖3所示。打開(kāi)iPAD的APP，程序開(kāi)始運行。各種變量以及用到的堆棧初始化，然后在屏幕上通過(guò)計算所要畫(huà)心電坐標比例尺，繪出所要畫(huà)心電坐標軸以及軸上刻度，按照藍牙發(fā)送端通信協(xié)議接收心電信號，未接收到信號，則繼續等待;接收到信號后，將接收到的信號通過(guò)FIR算法濾波，將心電信號繪制在心電坐標上;用心率算法計算出心率值，顯示在屏幕上。

1.3.2 核心算法

　　核心算法主要分兩大部分，即濾波算法與心率算法。

　　雖然ADS1293對采樣后的數據盡管噪聲得到了一定的抑制，但仍有50Hz的干擾，在心電測量時(shí)必然還有其他信號的干擾，所以軟件濾波是必然需要的。在本設計中，僅對心電數據進(jìn)行低通濾波處理，采用窗函數法設計FIR低通濾波器，將30Hz以上的信號濾除，保留有效的心電頻率數據。

　　由阻帶最小衰減和過(guò)渡帶寬性能指標，選取漢寧窗，采樣點(diǎn)數N為31。在圖表中可以看出，該濾波器對低頻信號給予了適當的放大，高頻尤其是50Hz工頻有很好的抑制作用。而真正的數據衰減是在30Hz~38Hz之間開(kāi)始。

　　軟件中對心率進(jìn)行計算主要是基于對QRS波中R波的識別來(lái)進(jìn)行的，認為R波的出現與心率是同步的。R點(diǎn)的識別在這里簡(jiǎn)單地采用閾值法。在閾值判別之前首先要進(jìn)行高通濾波，將低頻的干擾去除，與低通濾波器類(lèi)似，采用長(cháng)度為31的FIR窗函數濾波。 在心率計算時(shí)，設一標志位beat和兩個(gè)計數位counter、pulseperiod。Counter和pulseperiod在A(yíng)DC采到一個(gè)點(diǎn)時(shí)就加1。這樣在每識別一個(gè)R點(diǎn)，將計數位counter清零，當counter計數到90時(shí)，beat位加1，當beat等于3時(shí)，開(kāi)始計算心率。

2 IPAD終端顯示

　　iPAD顯示屏采用Retina顯示技術(shù)，可以把更多的像素點(diǎn)壓縮到一塊屏幕上，從而達到更高的分辨率并提高屏幕顯示的細膩程度。該屏的分辨率在正常觀(guān)看距離下，足以使人的肉眼無(wú)法分辨其中單獨像素，故也被稱(chēng)為視網(wǎng)膜顯示屏。采用該屏顯示，可將人心率信號很多細微的差別更清晰地顯示出來(lái)，方便專(zhuān)業(yè)的人士進(jìn)行分析。如圖12所示。

3 結語(yǔ)

　　本系統將傳統的心電采集、處理、傳輸和顯示以?xún)纫麓┐鞯姆绞郊稍谝黄?，克服了傳統系統體積大、功耗大、使用不便的缺點(diǎn)，對病患進(jìn)行長(cháng)期實(shí)時(shí)的監控，并在終端進(jìn)行顯示，可在危急狀況發(fā)生之前來(lái)挽救生命。

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