河工大《心电信号分析系统的设计和仿真》.doc

信号与线性系统课程设计报告 课题二 　　　　－－心电信号分析系统的设计与仿真 班级: 姓名： 学号： 组号及同组人： 成绩： 指导教师： 日期：2016.1.7 摘要： 美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库是一个权威性的国际　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　心电图检测标准库，近年来应用广泛，为我国的医学工程界所重视。MIT-BIH数据库共有48个病例，每个病例数据长30min，总计约有116000个心拍，包含有正常的心拍和异常的心拍内容丰富完整，本报告意在对103.txt文件里的心电信号作为我们的原心电信号数据。利用matlab提供的文件textread或textscan函数，读取103.txt数据文件中的信号，并且还原实际波形。本报告采取滤波器来获取比较纯正的心电信号，并对此分析。借助matlab和sinmlink来分析。最终通过GUIJIE界面的形式来展现。 关键词：心电信号，MATLAB，滤波器，LabVIEW 1课程设计的目的、意义 1．了解MATLAB软件的特点和使用方法，熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程； 2. 了解LabVIEW虚拟仪器软件的特点和使用方法，熟悉采用LabVIEW进行信号分析、系统设计及仿真的方法。 3．了解人体心电信号的时域特征和频谱特征； 4．通过设计具体的滤波器进一步加深对滤波器性能的理解； 5．掌握数字心电信号的分析方法，学会系统设计与软件仿真方法； 6．通过本课题的训练，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 课程设计任务及要求 1.基于Matlab的简单心电信号分析系统设计 2.基于LabVIEW虚拟仪器的简单心电信号分析系统设计 3.对系统功能进行综合测试，整理数据，撰写设计报告。 3 MATLAB中心电信号读取及滤波器设计 根据实验原理设计实验流程，画实验流程图 (1)心电信号的读取 本实验采取MIT-BIH数据库中的102.txt文件，文件内容及格式如图： 102.txt文档内容及格式 图1 利用读取和插值函数对信号分析 利用老师提供的函数对102.txt数据分析，结果如图2 [t,Xn]=duquexinhao1(102.txt); baocun1(t,Xn); [t2,Xn2]=chazhi1(t,Xn); baocun2(t2,Xn2); subplot(2,1,1),plot(t,Xn),title(原信号波形) subplot(2,1,2),plot(t2,Xn2),title(插值后的波形) 原信号及插值处理后的波形 图2 并在目标文件夹中生成Xn.txt和Xn2.txt数据文件，分别保存着原始数据和插值处理后的数据。 对信号进行采样分析 (保存需要的数据 为了便于进行的后面实验，现将Xn2,t2以.mat格式储存在文件夹中。 在指令框中输入：save Xn2 save t2得到结果如图3 保存Xn2.mat,t2.mat 图3 (对Xn2的频谱分析 load Xn2 N=20000; n=0:N-1 x=Xn2 y=fft(x,N) plot(n,abs(y));title(信号的频谱); Xn2的频谱分析 图4 根据频谱图分析，设计高通滤波器和低通滤波器的参数 低通滤波器的数字指标：wp=50*2*pi;ws=98*2*pi;Rp=1;As=40; 高通滤波器的数字指标：wp=0.6*2*pi;ws=0.25*2*pi;Rp=0.1;As=40; (利用巴特沃斯响应不变法设计低通滤波器 wp=50*2*pi;ws=98*2*pi;Rp=1;As=40; [N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,s) [B,A]=butter(N,wc,s) k=0:511;fk=0:1000/512:1000;wk=2*pi*fk; Hk=freqs(B,A,wk); plot(fk,20*log10(abs(Hk))); axis([0,200,-40,5]); 低通滤波器幅频特性 图5 (利用巴特沃斯双线性变换法设计高通滤波 wp=0.6*2*pi;ws=0.2*2*pi;Rp=0.1;As=40; [N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,s) [B0,A0]=butter(N,wc,s); wph=2*pi*0.25; [BH,AH]=lp2hp(B0,A0,wph); [h,w]=freqs(BH,AH); plot(w,20*log10(abs(h))); axis([0,1,-80,5]