开题报告0602

毕业设计（论文）开题报告

题 目：基于C8051心电数字信号采集的

硬件实现及软件编程

二级学院 电子信息与自动化学院 专 业 电子信息工程 班 级 0372－1 姓 名 刘 敏 学 号 10307020129 指导教师 系 主 任 时 间

1、课题学术和实用意义 心电信号是人类最早研究并应用于医学临床的生物电信号之一，它比其他生物电信号更易于检测，并具有较直观的规律性。当前，心电信号的处理仍是生物医学工程界的重要研究对象之一。 近年来心脏病仍然是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位。据统计全世界死亡人数中，约有三分之一死于此类疾病，很多病人由于没能及时发现病变延误了治疗而死于非命。在我国因心脏疾病而死亡的人数占总死亡人数的44%，可见心脏病已成为危害人类健康的多发病和常见病，因此心脏系统疾病的防治和诊断是当今医学界面临的首要问题。国际上医学界人士已经可通过对心电信号的规律的研究对相关病变作出早期预测和及时诊断，因此准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。医学实践表明，对猝发性心律失常患者，如果能够及早发现心律失常先兆，可以及时采取抢救措施，其中70%~80%的患者可以避免死亡。所以首先必须对这类患者发病前后几秒钟内的心电图，进行监测报警，这是一种挽救患者生命的关键措施。因此，研究高性能的心脏检查设备对于心脏病的诊治具有十分重要的意义。 心电图（Electrocardiogram，ECG）能够在患者自然生活状态下连续24小时或更长时间记录心电信号，将心电自动分析技术用于动态心电图中，借助计算机对所记录的心电数据进行自动分析处理，不仅可以获取重要的诊断信息，还可以大大减轻海量数据给医生带来的负担。 近一百年来，心电图机经历了弦线式、电子管放大式、热笔直描式、墨水喷射式和数字化时代。在发达的欧美国家已经实现了12导心电图管理标准化。而单导、3导或6导心电图机在我国仍有使用，这种落后的记录方式是制约我国医疗事业发展的主要原因之一。所以数字化12导同步逐步替代单导、3导或6导同步心电图机，将是今后心电学发展方向。 目前，国内一些医院内已经开始引进12导心电图机，主要是向国外购买，因而成本比较高，不可能得到普及。近几年，国内一些厂家也开始研制并生产12导心电图机，相对而言，比进口的要便宜的多，这对于心电图机在我国的普及是有重要意义的。 2、本人对课题任务提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 课题任务： l.、详细分析心脏病的危害与治疗的难度，得出本课题研究的重要性和可行性；并比较国内外心电图机研究心电图机的总体设计方案。 2. 辅助设计心电监护仪硬件电路原理图（包括心电数据采集模块和中央处理模块设计） 3．设计中央处理模块和心电采集模块网络模块之间的通信。 4．编写程序实现对各个功能模块控制和总体的软件编程与调试。 5．完成心电监护仪的总体硬件调试及系统优化。 可行性分析： 课题要求制作的系统印制电路板，可运用所学的模电、数电知识，参考国内外的研究成果，使用Protel软件绘制及进行PCB板制作，所需元件可到市面上购买。进行心电信号分析，熟悉单片机，电路实现及软件编程。 通过学习了《单片机原理、接口及应用——嵌入式系统技术基础》以及电子电路相关课程，会使用Protel软件，实习并自主制作过电路板，同时自学《C8051F系列单片机开发与C语言编程》基本满足课题的任务要求。 预期目标： 实现6导联心电信号A/D转换及信号采集，实现与上位机进行串口通讯。 3、本课题的关键问题及解决问题的思路 课题的关键问题： 1 中央处理模块的设计 2 中央处理模块和心电采集模块和网络模块的通信的设计 3 灵敏度和信号准确性的提高 4 抗干扰性方面的提高 问题解决思路： 1.中央处理模块是整个系统的核心，其中需要有个核心，CPU用来控制和协调整个系统的工作，由于要控制的外设太多，而且还要求对心电数据进行实时分析处理，采用普通的单片机很难实现，所以在本课题中选择了新华龙电子有限公司的C8051F020芯片作为核心CPU。 2.模拟信号处理电路接受直接取自人体的心电信号,采取各种措施滤除干扰,并将心电信号放大到合适的幅度,单片机控制A/D转换器把心电模拟信号转化为数字信号,在一次采集完6通道数据后,再读取实时时钟。 3. 灵敏度方面 (a) 设计出高精度，高速稳定的模拟恒流源。 (b) 提高仪表放大器的共模抑制比，频率响应特性，提高对心血流信号的检测精度。 (c) 适当提高激励源的频率可以使激励电流对心脏具有较好的穿透性，从而更准确的反映心脏组织的心血流变化。 (d) 采用上位机软件控制调节模拟电路带通参数的方式，减小不同个体的心血流信号的差异性。 4. 抗干扰性方面 (a) 优选元器件和优化印制板电路的布局与布线，从而降低噪声影响。 (b) 考虑采用接触阻抗较小，接触面较大且稳定的柱状银电极进行检测，从而减小由于电极接触的不稳定性而造成的干扰。 (c) 采用良好的信号屏蔽线，减少外来信号对测量信号的影响。 4、完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法工具书： [1] 李群芳 肖看. 嵌入式系统技术基础. 北京. 清化大学出版社2005.3 [2] 马忠梅等.单片机C语言应用程序设计. 北京. 高等教育出版社1997 [3] 沈连丰 等.嵌入式系统及其开发应用. 北京.电子工业出版社 2005.7 [4] 赖麒文.《8051单片机C语言彻底应用》.科学出版社 [5] 童长飞 .C8051F系列单片机开发与C语言编程.北京航空航天大学出版社 [6] 樊小力. 基础医学概论.北京: 科学出版社.2001 [7] 蔡建新 张唯真.生物医学电子学.北京大学出版社.ISBN 7-301-03585-3/R 316.1997 [8] 杨福生 高上凯. 生物医学信号处理. 高等教育出版社.1989 [9] 林强. 医学电子仪器原理及临床应用. 北京.电子工业出版社.1987.3-5. 课题设计设备： PC机一台，Protel99软件，KeilC51，电压表，电流表，示波器，函数信号发生器，单片机（8051F020），实验平台，印制电路板（PCB）及各种元器件等。 5、工作方案分析及进度计划（工作思路） 工作分析： 由于上个学期已经结束大学全部课程，本学期没有课程安排，主要任务为毕业设计，无论从时间和精力上来说都比较充足。指导老师全老师所安排的进度计划十分紧凑而又合理，有望高质量得完成毕业设计。 从硬件上说，大多数心电监护系统是以微型计算机构成的，包括心电数据采集模块与单片机处理模块两部分。流程图如图1所示。 信号输入 上位机处理 模拟信号采集、处理 A/D转换 单片机 处理 图1 进度计划 (1)2月1日－3月1日，对课题研究收集相关资料。 (2)3月2日－3月30日，完成课题相关文献翻译，文献综述，开题报告。 (3)4月1日－4月30日，完成心电监护系统印刷电路板的设计与制作加工以及硬件调试和软件编程。 (4)5月1日－5月15日，完心电监护仪外围设计与扩展。 (5)5月16日－5月30日，完成课题论文。 报告人： 2007年3月18日 指导教师意见 指导教师： 年 月 日