便攜式低功耗心電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.3 軟件設(shè)計(jì)

1.3.1 軟件總設(shè)計(jì)

　　軟件部分主要分為四大模塊，即通信、濾波、心率計(jì)算、繪圖。軟件流程圖如圖3所示。打開iPAD的APP，程序開始運(yùn)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(jì)算所要畫心電坐標(biāo)比例尺，繪出所要畫心電坐標(biāo)軸以及軸上刻度，按照藍(lán)牙發(fā)送端通信協(xié)議接收心電信號(hào)，未接收到信號(hào)，則繼續(xù)等待;接收到信號(hào)后，將接收到的信號(hào)通過(guò)FIR算法濾波，將心電信號(hào)繪制在心電坐標(biāo)上;用心率算法計(jì)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(duì)采樣后的數(shù)據(jù)盡管噪聲得到了一定的抑制，但仍有50Hz的干擾，在心電測(cè)量時(shí)必然還有其他信號(hào)的干擾，所以軟件濾波是必然需要的。在本設(shè)計(jì)中，僅對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理，采用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR低通濾波器，將30Hz以上的信號(hào)濾除，保留有效的心電頻率數(shù)據(jù)。

　　由阻帶最小衰減和過(guò)渡帶寬性能指標(biāo)，選取漢寧窗，采樣點(diǎn)數(shù)N為31。在圖表中可以看出，該濾波器對(duì)低頻信號(hào)給予了適當(dāng)?shù)姆糯?，高頻尤其是50Hz工頻有很好的抑制作用。而真正的數(shù)據(jù)衰減是在30Hz~38Hz之間開始。

　　軟件中對(duì)心率進(jìn)行計(jì)算主要是基于對(duì)QRS波中R波的識(shí)別來(lái)進(jìn)行的，認(rèn)為R波的出現(xiàn)與心率是同步的。R點(diǎn)的識(shí)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，與低通濾波器類似，采用長(zhǎng)度為31的FIR窗函數(shù)濾波。 在心率計(jì)算時(shí)，設(shè)一標(biāo)志位beat和兩個(gè)計(jì)數(shù)位counter、pulseperiod。Counter和pulseperiod在ADC采到一個(gè)點(diǎn)時(shí)就加1。這樣在每識(shí)別一個(gè)R點(diǎn)，將計(jì)數(shù)位counter清零，當(dāng)counter計(jì)數(shù)到90時(shí)，beat位加1，當(dāng)beat等于3時(shí)，開始計(jì)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(dá)到更高的分辨率并提高屏幕顯示的細(xì)膩程度。該屏的分辨率在正常觀看距離下，足以使人的肉眼無(wú)法分辨其中單獨(dú)像素，故也被稱為視網(wǎng)膜顯示屏。采用該屏顯示，可將人心率信號(hào)很多細(xì)微的差別更清晰地顯示出來(lái)，方便專業(yè)的人士進(jìn)行分析。如圖12所示。

3 結(jié)語(yǔ)

　　本系統(tǒng)將傳統(tǒng)的心電采集、處理、傳輸和顯示以內(nèi)衣穿戴的方式集成在一起，克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)體積大、功耗大、使用不便的缺點(diǎn)，對(duì)病患進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)的監(jiān)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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