基于ARM的便携式心电监护仪设计
基于ARM的便携式智能仪器的设计

基于ARM的便携式智能仪器的设计Design of Portable Intelligent Instrument Based on the ARM陶定雄1,刘益成2(长江大学电子信息学院,湖北荆州市 434023)摘要:本文介绍了一种基于ARM的便携式智能仪器,并给出了该仪器的软、硬件设计方案。
详细论述了仪器的硬件组成和设计,简要说明了移植µClinux嵌入式操作系统的关键和对操作系统的扩展设计,最后以信号发生功能部分为例给出了信号发生器的设计方法。
关键字:嵌入式系统;ARM;µClinux;移植;信号发生中图分类号:TP 文献标识码:BAbstract: A kind of intelligent instrument based on the ARM is introduced in the paper, and the software and hardware are given. The hardware composition and design are expounded, and the cruxes of porting and the extended design of µClinux embedded operating system are simply explained. Finally, the methods of design of signal generating task as the case of signal generating function is given.Keywords:embedded system;ARM; µClinux; port; signal generating0.引言信号发生器、频谱分析仪、数字示波器等电子仪器是科研人员进行科学研究及试验的重要工具。
考虑到科研人员在室外、尤其是野外,测量分析条件的不便,设计了一台低功耗、多用途的便携式智能仪器,它具有产生正弦和方波信号、最大4通道信号采集、对采集的数据进行图形显示和频谱分析,以及可通过USB接口与PC机进行通讯的功能。
基于ARM处理器的便携式仪表人机接口的设计的开题报告

基于ARM处理器的便携式仪表人机接口的设计的开题报告一、课题背景随着科技的不断发展,便携式仪器逐渐取代了传统的大型测试设备,成为了现代检测与测试的首选设备。
而人机接口作为仪器的重要组成部分,对于仪器的使用体验和操作效率有着重要的影响。
因此,人机接口的设计变得尤为重要。
目前,基于ARM处理器的便携式仪器越来越普及,ARM处理器具有能耗低、性能高等优点,适用于便携式高性能仪器的开发。
因此,本课题将基于ARM处理器设计便携式仪器的人机接口。
二、研究目的和意义本课题将设计一种基于ARM处理器的便携式仪器人机接口,旨在提高仪器的使用体验和操作效率,提高仪器的智能化水平,并有望在检测、测试等领域得到广泛应用。
三、研究内容和方法1. 硬件设计基于ARM处理器设计仪器的硬件平台,包括处理器、显示屏、按键、触摸屏等组件,以及相应的电路设计;2. 软件设计基于Linux系统开发仪器的软件系统,并进行图形化界面设计,实现用户友好的操作;3. 通信协议设计设计适合仪器的通信协议,实现与其他设备的数据交换和通信,提高仪器的可扩展性和协作性;4. 测试与验证利用多种测试手段测试仪器的使用效果和性能表现,保证设计的正确性和产品质量。
四、研究进度安排第一阶段:调研和需求分析(1周)。
第二阶段:硬件设计原理图绘制和PCB设计(2周)。
第三阶段:软件开发,包括系统移植和驱动开发(2周)。
第四阶段:图形化界面设计(1周)。
第五阶段:通信协议设计和测试(2周)。
第六阶段:系统测试和完善(1周)。
五、预期成果设计并实现一种基于ARM处理器的便携式仪器人机接口,具备良好的使用体验和操作效率,并能够实现与其他设备的数据交换和通信,具有一定的可扩展性和协作性。
在实现功能的同时,还需注意仪器的外观美观和易用性。
六、参考文献[1] 何凯明. 基于ARM嵌入式系统的检测仪器设计[J]. 电力自动化设备, 2018(5): 129-131.[2] 郝方磊, 刘向东, 谭少军. 基于嵌入式Linux的人机交互系统研究[J]. 计算机工程与设计, 2018, 39(2): 561-564.[3] 王斌. 基于ARM嵌入式系统的检测仪器硬件设计[J]. 计算机技术与发展, 2017(1): 188-189.。
新型便携式心电监测仪的设计原理

新型便携式心电监测仪的设计原理一、绪论心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病,而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段和依据。
由于传统的基于PC机平台的心电监护仪,价格昂贵,体积庞大,不便于移动且主要集中在大医院,而无法实时监护患者的病情,给医生和病人带来了很大的不便。
近年来,随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展,我们研制出一种基于ARM7处理器的新型嵌入式心电监护仪,它采用Samsung公司的一款ARM7TDMI核的RISC的32位高速处理器S3C44B0X,具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点,适用于个人、中小医院和社区医疗单位,为家庭保健(HHC)和远程医疗(Telem edicine)等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。
二、系统的工作原理图一新型嵌入式心电监护仪的系统结构框图心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后,送入信号调理电路,先经过前置放大器初步放大,经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后,由后级放大器放大,再经滤波器进一步滤除50HZ的工频干扰,经低通滤波器后得到符合要求的心电信号,由模拟信号输入端送入ADC,进行高精度的A/D转换。
为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落,我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。
系统控制核心采用Samsung公司的S3C44BOX,液晶显示屏(LCD)建立良好的人机交互界面,采集到的信号可以通过LCD实时显示和回放,数据通过因特网基于TCP/ IP(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参考。
嵌入式实时操作系统采用现在流行的uClinx,管理协调各模块工作,为系统可靠的运行提供保证。
三、系统硬件模块设计3.1、信号调理电路信号调理电路主要包括:放大器、带通滤波器、陷波器等。
图二心电前置放大电路人体心电信号属于强噪声背景下的低频微弱信号,一般只有0.05-5mV,频谱范围为:0.05-100HZ,心电信号正常输出时其幅值约为1mV,而A/D转换器的输入电平要求到达1V左右,即心电放大倍数约为1000倍,由于肌电干扰可能造成前置放大器静态工作点的偏移,甚至截至饱和,所以前置放大器的增益不能太大。
基于ARM的心电监护仪的设计与实现

大、 滤波 电路 , 将前端信号放 大后 再进行滤波除 噪处 理 。使用 S T M3 2微处理器作为 心电信号处 理芯片 , 对心 电信号进 行模 数 转换 , 通 过蓝牙模 块 AT K- HC 0 5发送至智能终端 , 实现在智能终 端上的心 电图形绘制 与实 时显示 。系统设计 中 , 充分考 虑了 心电 电极 的导联脱 落检 测以及低功耗模式 实现 , 因此实 现 的心电监 护仪具 有数 据准确 , 携 带便捷 等优 点 , 必将 在市 场上得 到
广泛使用 。 关键词 : A D8 2 3 2 ; S T M3 2 ; 心 电图; 心电监护仪 ; 蓝牙无线传输
中 图分 类 号 :T N6 0 9 文 献标 识 码 : A 国家标准学科分类代码 : 5 2 0 . 5 0 4 0
De s i g n a nd i m pl e me n t a t i o n o f ECG mo ni t o r b a s e d o n ARM
Li Li a n g
We n Du s h i :
( 1 .S c h o o l o f Te l e c o mm u n i c a t i o n a n d I n f o r ma t i o n En g i n e e r i n g,Xi ’ a n Un i v e r s i t y o f Po s t s a n d Te l e c o mmu n i c a t i o n s , Xi ’ a n 7 1 0 1 2 1 ,Ch i n a ;2 .S c h o o l o f C o mp u t e r S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ,Xi ’ a n Un i v e r s i t y o f P o s t s a n d
基于ARM处理器的便携式心电血压检测仪.

基于ARM处理器的便携式心电血压检测仪王勇时间:2008年05月07日字体: 大中小关键词:<"cblue" "/search/?q=便携式心电血压检测仪嵌入式系统" target='_blank'>便携式心电血压检测仪嵌入式系统<"cblue" "/search/?q=模数转换 PS2键盘通用串行总线" target='_blank'>模数转换 PS2键盘通用串行总线摘要:介绍了基于ARM嵌入式微处理器S3C44B0X的心电血压检测系统的结构及主要特点,给出了其软硬件设计方法。
该系统人机接口简单、使用方便,实现了对人体心电、血压信号的采集、显示、打印和传输。
使用结果表明,该方案稳定可靠、测量结果准确。
关键词:嵌入式系统 <"innerlink""/search/?q=模数转换" title="模数转换">模数转换 PS2键盘通用串行总线近年来,心脏病和高血压的患病率逐年增高,动态心电图和血压监测为心血管疾病的预测、诊断和评估提供了极有价值的信息。
随着嵌入式系统在医用仪表中的广泛应用,本文介绍了一种以Samsung公司的S3C44B0X为核心的集血压和心电检测功能于一体的便携式家庭健康监护系统,该系统充分利用ARM的片内资源,实现了人体心电、血压信号的采集、显示、打印和传输。
仪器硬件主要由S3C44B0X主控芯片、心电放大电路、血压检测模块、存储系统及外围接口电路组成,系统结构框图如图1所示。
S3C44B0X内置的A/D转换器用于采集心电信号和血压信号,LCD用于显示数据,微型打印机用于输出心电图波形,用户可通过外接PS2键盘控制系统的工作状态,包括选择检测血压或心电、数据的显示和打印等。
此外,USB接口可将采集数据传送至计算机以便通过Internet进行专家会诊。
基于ARM技术的便携式心电监护仪的设计

De i n o r a l sg fpo t b e ECG o t r b s d o m nio a e n ARM e hn l g tc o o y
Z o i J Xi l n Z agHa e g Z a gR n HeAi n h uBn g i a i g hn in hn o g oa f j u
电
子
测
量
技
术
第 3 2卷 第 4期 2 0 年 4月 09
EL ECTR0NI C MEAS I REM[ ENT TE CH N0LOGY
基于 A RM 技 术 的 便 携 式 心 电监 护 仪 的 设 计
周 兵 纪 晚 亮 张海峰 张 莱 何爱 军
( 南京大学电子科 学与工程 系生物 医学电子工程研 究所 南京 摘 20 9) 1 0 3
要 :研制一种基 于嵌入 式 AR 技 术 的便 携式 心 电监 护仪 , M 以高性 能 AR M7微 处理器 AT9S 1 AMT E 1 S S 2为核
心, 包含心电采集放大 、 AD转换 、 带触摸屏 的液 晶显示 、 R GP S无 线通信 、 数据存 储等 多个组成 部分 。采用 c o -I /sI
Kew rs T9S M 7 E 1 ; C ntr ;c O - ; F L G RS y od :A I A S 5 2 E G mo i i , / S Ⅱ E S ; P on g
0 引
言
较 全 的微处 理 器 , 于 A M7内核 , 有 4 基 R 具 8MHz 主频 , 适
操作系统和基于 C G 的图形化 界面 , 能稳定 , / UI 性 操作简便 。同时 , 了方 便用 户资 料及心 电数 据 的管 理 , 植 了 为 移
基于单片机的便携式心率测试仪的设计

本科学生毕业设计基于单片机的便携式心率测试仪的设计院部名称:专业班级:学生姓名:指导教师:职称:讲师黑龙江工程学院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreePortable Heart Rate Measuring InstrumentBased on MCUCandidate:Specialty:Class:Supervisor:Lecturer Li JingHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin摘要随着生物医学工程技术的发展, 医学信号测量仪器日新月异。
生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益紧密。
通过对人体各种生理信号的检测,能更好的认识人体的生命现象。
脉象包含丰富的人体健康状况信息, 脉诊技术应客观化、定量化。
本设计利用光电式传感器, 设计脉搏信号获取的方法。
本设计主要是基于单片机的便携式脉搏测试仪的具体实现方法,利用光电传感器产生脉冲信号,经过放大整形后,输入单片机内进行相应的控制,从而测量出一分钟内的脉搏跳动次数,快捷方便。
通过观测脉搏信号,可以对人体的健康进行检查,通常被用于保健中心和医院。
本设计所设计的基于单片机的便携式心率测试仪对推进脉诊技术客观化的实现具有积极的促进作用。
关键词:脉搏;单片机;光电传感器;脉冲信号;便携式ABSTRACTWith the development of the biomedical engineering technology, the medical signal measuring instrument is changing everyday. Biomedical measurement and clinical medicine and health care increasingly close ties. We could better understand the phenomenon of human. life through various physiological signal detection of the human body. Pulse inclusions rich state of the health information, By using optical sensors, With the high development of electronics and computer nowadays, the pulse diagnosing technology should be objective and quantitive. this text access to the pulse signal design methods. This paper mainly introduces the concrete realization method for digital pulse counter, which uses photoelectric sensors to generate pulse signal. The pulse signal is amplified and regenerated to input into MCU to carry out corresponding control, as a result the pulse number per a minute is measured. The use of the pulse counter is quick and convenient. Through observing the pulse signal, human health can be inspected, it is usually used in health care centers and the hospitals. In my design, Portable heart rate measuring instrument based on MCU has a positive role in promoting the objective of the pulse technology.Key words: Pulse;MCU;Photoelectric Sensor;Pulse Signal;Portable目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................. I I 第1章引言 .. (1)1.1概述 (1)1.2基于单片机的心率测试仪的发展与应用 (2)1.3本设计的主要内容 (3)第2章整体方案分析 (4)2.1任务 (4)2.2要求 (4)2.3系统的整体方案 (4)2.4 方案的对比和论证 (4)2.4.1脉搏检测传感器的选择 (4)2.4.2单片机的选择 (6)2.4.3显示部分的选择 (6)2.5设计时要考虑的问题 (7)2.5.1环境光对脉搏传感器测量的影响 (7)2.5.2电磁干扰对脉搏传感器的影响 (7)2.5.3测量过程中运动噪声的影响 (8)2.6本章小结 (8)第3章硬件电路设计分析 (9)3.1控制器 (9)3.1.1AT89S52 (9)3.1.2AT89S52的特点 (9)3.1.3AT89S52的结构 (9)3.2脉搏信号采集 (12)3.2.1光电传感器的结构及原理 (12)3.2.2信号采集电路 (13)3.3信号放大电路 (14)3.4波形整形电路 (15)3.5单片机处理电路 (15)3.6 显示电路 (16)3.7 报警电路 (17)3.8 本章小结 (18)第4章软件系统 (19)4.1主程序流程 (19)4.2定时器中断程序流程 (20)4.3 INT中断程序流程 (21)4.4显示程序流程 (21)4.5蜂鸣器报警流程 (22)4.6本章小结 (23)结束语 (24)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录A整体硬件电路图 (29)附录B程序 (30)附录C外文翻译 (36)第1章引言1.1概述多年来,心率测试仪在心脑血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用,它记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。
新型便携式心电监测仪的软硬件设计

新型便携式心电监测仪的软硬件设计
一、绪论
心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病,而心电图是检查、诊断和预防该类疾病的主要手段和依据。
由于传统的基于PC 机平台的心电监护仪,价格昂贵,体积庞大,不便于移动且主要集中在大医院,而无法实时监护患者的病情,给医生和病人带来了很大的不便。
近年来,随着嵌入式和网络通讯技术的飞速发展,我们研制出一种基于ARM7 处理器的新型嵌入式心电监护仪,它采用Samsung 公司的一款ARM7TDMI 核的RISC 的32 位高速处理器
S3C44B0X, 具有成本低、体积小、可靠性高、操作简单等优点,适用于个人、中小医院和社区医疗单位,为家庭保健(HHC)和远程医疗(Telemedicine)等新兴的医疗途径提供良好的帮助与支持。
二、系统的工作原理
图一新型嵌入式心电监护仪的系统结构框图
心电信号通过专用电极从人的左右臂采集到后,送入信号调理电路,先经过前置放大器初步放大,经高通滤波滤除直流信号及低频基线干扰后,由后级放大器放大,再经滤波器进一步滤除50HZ 的工频干扰,经低通滤波器后得到符合要求的心电信号,由模拟信号输入端送入ADC,进行高精度的A/D 转换。
为了更好的抑制干扰信号和防止导联松动及脱落,我们在电路中还引入了右腿驱动电路和导联脱落检测电路。
系统控制核心采用Samsung 公司的
S3C44BOX,液晶显示屏(LCD)建立良好的人机交互界面,采集到的信号可以通过LCD 实时显示和回放,数据通过因特网基于TCP/ IP(传输控制协议、网际协议) 顺序可靠地传输数据到心电监护中心,为医护人员及时准确的诊断提供参。
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通道定时器 ,US B 组合 设备 ,S D 主设备、 1 0位 C MO S的
AD C 等 。这 些特 性为系统 的硬件 电路设计提供 了很 多的便 利,减少了系统的总成本和提高整体功能。
2 心 电监护 仪 总体 设计
随着各方面技术的发展 , 把关于心 电信号处理 的计算机
心 电
丽
I
非常适用于智 能便携式心 电监护仪 。驱动该模块需要 2 4根 数据线 VD 0 一 V D2 3 ,s 3 c 6 4 1 0的控制信 号 VD E N、VS Y NC、 HS Y NC 、 VC L K分别 与该模块 的 D E N I VS HI S C L K 的引脚 相连 。在 L C D 上显示 心电波形 图,心 电信号参数 、时间、 心 率、 电池 电量 、功能界面等信 息 。该模块 的 X R、Y D、
6期总第 2 8 7 期
基于 A R M的便携式 心 电监护仪设计
彭 奠 秦志 刚
( 四川理工学院 自 动化与 电子信 息学 院,四川 自 贡 6 4 3 0 0 0 ) 摘 要 :介绍一种操作 简单 、安全可靠的嵌入式心 电监护仪 系统 。该 系统是 以 3 2 位低功耗 、高性 能的 A R M 处理器为硬 件 平台,以 L i n u x操作 系统为软件平 台,以 Q t 开发应 用程序 ,能够对心 电信号经行 实时提取 、处理 、分析 、显示和存储 等。
3 系统硬 件 设计
心 电监 护 仪 系 统 的硬 件 结 构 组 成 如 图 2 所 示 。系统 包 括
了核心处理器 ¥ 3 C 6 4 1 0 、触摸屏 、存储器 、 US B外设和 电源 管 理模 块 、 心 电信 号 处理 模 块 。¥ 3 C 6 4 1 0 最 高 频率 可 达 6 6 7 MH z ,也为 2 . 5 G和 3 G通信服务提供了优化的硬件性能 , 内置强大的硬件加速器;2 D 加速 、显示处理和缩放等 ,其包 含 丰富的外围设备资源,支持 S DR A M 的外部存储、T F T 2 4 位 真彩色液 晶显示控制器 ,系统管 理器 ,4通道 U AR T,4
I
l
C 库
l
l i n u x 系统 调 用 接 口 l i n u x 操 作 系统
l
进 管 程 理
l i n u x 文 件 系 统 I l 套 接 字I
r _ _ = = =
内 存 字符设 n a s h 文 件系 统l I
备 驱 动
关键词:A R M ;L i n u x ;Q t ; 心 电监 护 仪
D 0I :1 0 . 3 9 6 9 / j .i s s n . 1 6 7 1 — 6 3 9 6 . 2 01 3 . 0 6 . 0 0 1
1 引言
随着嵌入式的快速发展 , 越来越多 的嵌入技术运用到心 电监护仪 ,给心 电监护仪 的数字化和信 息化 带来方便 ,也 使 得心 电监护仪 的成本越来越低 ,体积越来越 小,系统越来越 智能化 。随着医学 的发展 ,越来越 多的疾病 的预 防和提前 预 知与心 电信号密切相关 , 使得心 电监护仪 的运用更广泛和 实 用 。随着社会的高速发展 ,越来越多 的群体离不开心 电监护 仪的监护 。具备携带 方便 、操作简单 、功耗低 、安全可靠等 特点的心 电监护仪成为一种趋势 。 这种心 电监护仪适用 于个 人、 家庭 和社区医疗单位 。 而且该心电监护仪系统能为个人 、 家庭的保健和远程医疗提供 良好 的支持和帮助 。
显 示屏选 择带有 四线触 摸屏 的彩色液 晶屏 ,型号为 : WXC A T 3 5 . T G 3 # 0 0 1 。该 模 块 重 量 轻 ,超 薄 ,低 功 耗 设 计 ,
莒 I 呼 叫 、 报 警l I 消 息 处 理{ I 系 统 管 理I
用程 l图形界面 l l 无线传输 l I 心电分析 l
G P R S
/ G S M
堕 壹 l l ! l
L —
图 2 心 电监护 仪系 统硬件 结 构
机互动平 台。其整个心 电监护仪 层次结构如 图1 所示 。其 工
作原理:首先通过传感器采集到 的心 电信号经过数据 处理后 送 入A M 系统 ,经系统软件 分析处理 的结果 自动选 择最优 R
信号 采集
¥ 3 C 6 4 1 O
网
处理器
技术作 为应用系统 的组成部 分嵌入 ̄ I J A M 应用 系统 中,使 R 便携式心 电监护仪具有更高 的性能 ,基于此 , 采用 了AR M + L i n u x+Qt 的方案 设计 了一个便 携式心电监护仪系统 。A M R 提 供 了一个低 成本 、高效率的硬件平 台,L i n u x 提供 了一个 良好的嵌入式操作系统平台 , Q t 的人机界面提供 了 良好 的人
的 警 告 或 报 警 提 醒 监 护 对 象 ;数 据 传 入 A R M 监 护 处 理 并 显 示 波 形 图 的 同 时 经 过 网 络 通 信 将 数 据 送 入 到 医 疗 服 务 中心 ,
3 . 1 心 电信 号 采 集 处 理 电路
心 电信 号的信号弱,信噪 比低 ,且 易受干扰 ,采用了两 级放 大 电路,前一级采用 了 AD 6 2 0组成 的放 大电路,放大 1 0倍 ,后级采用 了 T L C 2 2 7 4芯片放大 了 1 0 0倍 。整个 电路
还 包 括 低 通 滤波 电 路 、 高 通 滤 波 电路 和 5 0 H z陷 波 滤 除 干 扰 。
让专业 医生分 析后再把 结论和 监护 方案信 息传输 到被监护
的对象和被监护对象的亲属 。
该数据 处理 电路具有高输入阻抗、高共模抑制比、低 噪声、 低温漂 和高信噪 比等优点。元器 件成 本低 、 耗 电少 、 体积小 。 该 电路将 用医疗 电极片采 集到 的心 电信 号的高保 真放大到 0 ~3 . 5 V 的标准 电信 号,然 后送 入模 数转 换器 经行转换 。该 电路检测 的心 电信 号精度 直接 影响到了整个 系统 的准确性 、 可行性 及可靠性。 3 . 2触 摸屏 及L C D 显示