数字人体心率检测仪的设计

数字人体心率检测仪的设计

摘  要：心率计是常用的医学检查设备。实时准确的心率测量在病人监控、临床治疗及体育竞赛等方面都有着广泛的应用。本心率计采用FPGA实现，减少了元器件使用数量，提高了测量精度和可靠性。该设计能够实时采集并测量人体的瞬时和平均心率，发现非正常心率信号并能及时报警。本设计包括三个模块：心电信号预处理模块、FPGA的信号处理模块和显示模块。心电信号预处理模块，进行心电信号采集、放大、滤波，然后将处理后信号传入系统的处理模块。FPGA的信号处理模块，计算输入心电信号的心率值和判断心率值是否正常，输出心率值及预警信号，同时附属时钟功能。显示模块实现已计算出的心率信号的显示和预警。本设计主要完成心率信号的预处理及FPGA中心处理模块的相关设计。

关键词：心电采集；心率测量；VHDL

目录

摘  要 I

Abstract I

1 序言 1

1.1 概述 1

1.2 心率的生理意义 1

2 系统总体方案设计 1

2.1 心率传感方式的选择 2

2.2 核心处理器的选择 2

2.3 显示模块的选择 3

3 心率采集部分 3

3.1 心电图特点 3

3.2 心电采集过程中信号干扰源的分析 4

3.2.1 噪声和漂移干扰 4

3.2.2  50Hz 工频干扰 4

3.2.3 呼吸运动 4

3.3 心电信号的提取 4

3.4 心电采集部分的设计 5

3.4.1 前置放大电路的设计 5

3.4.2 滤波器的实现 6

3.5 后级电压放大及比较电路 7

4  FPGA内部控制器的设计 8

4.1 FPGA实现的控制器的功能简介 8

4.2 时钟产生模块的实现 11

4.3 控制模块的设计 12

4.4 主要计算模块 12

4.4.1 测量心率的方法 13

4.4.2 波形变换电路 14

4.4.3 计数单元 15

4.4.4 瞬时心率计算模块 15

4.4.5 平均心率的计算 17

4.6 附属时钟功能的实现 19

5 结  论 21

参考文献 22

谢  辞 23

附  录 24

附录:程序 24