基于zigbee的心电监护系统.doc

四川理工学院 大学生创新基金项目结题报告书 基于zigbee的无线心电监护系统 学 生：刘鹏飞 学 号：09021070108 专 业：生物医学工程 班 级：医工2009.1 指导教师：文宇桥 四川理工学院自动化与电子信息系 二O一二年五月 摘 要 本系统采用zigbee技术在病人与医院之间建立了实时的心电监护系统，医生可以远程监护病人的心电状态，节省了医院的人力物力。系统通过在病人端实时采集数据进行多级滤波，通过zigbee发送端采用51内核进行AD转换，再将数据传送到zigbee接收端，再发送到串口，计算机端VC程序通过高速采集串口数据，对波形进行不失真的还原处理显示保存，实现实时监控，系统具有全天候实时监控的能力以及数据存储重绘的功能。 关键字：心电；zigbee；多级滤波；VC；实时监控 目 录 摘 要 I 第 1 章 引 言 - 1 - 1.1 心电 - 1 - 1.2 心电图 - 1 - 第2章 系统框图设计及主要技术难点 - 3 - 2.1 系统框图简述 - 3 - 2.2 主要技术难点 - 3 - 2.2.1 心电采集模块 - 3 - 2.2.2 无线传输模块 - 3 - 2.2.3 计算机动态波形显示模块 - 4 - 第 3 章 心电采集模块 - 5 - 3.1 心电特征及其采集要求 - 5 - 3.2 前置放大处理电路 - 7 - 3.2.1 前置放大电路 - 7 - 3.2.2 滤波及陷波电路 - 8 - 3.2.3 主放大电路和电平提升电路 - 10 - 3.2.4 电源供应电路 - 11 - 3.3 前置放大电路调试 - 11 - 第4章 基于ZigBee技术的心电终端设计 - 13 - 4.1 Zigbee网络框架 - 13 - 4.1.1 IEEE802.15.4物理层(PHY) - 14 - 4.1.2 IEEE802.15.4MAC层 - 14 - 4.1.3网络层（NWK） - 15 - 4.1.4 应用层（APL） - 15 - 4.2 心电终端 - 16 - 4.3 CC2430无线收发模块 - 16 - 4.4 ZigBee网络软件设计 - 17 - 4.4.1 网络形成 - 18 - 4.4.2 数据发送 - 18 - 4.4.3 数据接收 - 19 - 4.5软件开发及调试环境 - 20 - 第 5 章 实时波形显示 - 21 - 5.1 编程语言简介 - 21 - 5.2串口操作 - 22 - 5.2.1 串口操作方法选择 - 22 - 5.2.2 程序关键源代码 - 22 - 5.3 实时绘图操作 - 27 - 5.3.1 绘图原理 - 27 - 5.3.2 程序关键源代码 - 27 - 5.4 数据的保存与重绘 - 35 - 5.4.1 数据的保存 - 35 - 5.4.2数据的重绘 - 36 - 5.5 调试效果 - 37 - 参考文献 - 39 - 附 录 - 40 - 第 1 章 引 言 1.1 心电 心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着电位差，也有很多点彼此之间无电位差是等电的。心脏在每个中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着的变化，这些生物电的变化称为心电。 心电图指的是通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形（简称ECG）。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。在一个正常心动周期中，一个典型的ECG波形是由一个P波一个QRS波群，一个T波。心电图的基线被称为等电势线。一般情况下，等电势线在心电图中是指T波后和P波前的那一段波形。 图1-1正常人体心电图图解 名称描述时长RR间期相邻两个R波相隔的时间可以反应心率。静息状态下心率在50bpm到100bpm之间。0.6~1.2s P波在正常的心房除极过程中，心电向量从窦房结指向房室结。除极由右心房至左心房。这个过程在心电图上形成了P波。80ms PR interval PR间期指从P波开始到QRS波群开始的时间。PR间期反映了电冲动由窦房结发出，经房室结传入心室引起心室除极所需的时间。所以，PR间期可以很好的评估房室结的功能。120~200ms PR 段PR段连接了P波和QRS波群，代表了心电冲动由房室结传到希氏束、左右束支及浦金氏纤维的过程。这个过程中心电冲动并不直接引起心肌收缩，而只是其向心室传导的一个过程，所以在心电图上显示一个平直段。PR段对于临床诊断非常重要。50~120ms QRS波群QRS波群反映了左右心室的快速去极化过程。由于左右心