可穿戴式心电监护系统设计及实现_薛诗静

穿戴式智能健康监测系统的设计与实现第一章穿戴式智能健康监测系统概述近年来，智能穿戴设备已经成为时下科技领域的热门话题。

穿戴式智能设备，作为一种越来越流行的生活方式，引领着未来科技的发展方向。

其中，穿戴式智能健康监测系统是人们越来越关注的领域，因为人类健康是我们生命最宝贵的财富。

本文将从系统的需求和设计出发，阐述穿戴式智能健康监测系统的实现过程，并分析系统的功能、实用性以及未来发展前景。

第二章系统的需求分析2.1 系统功能及应用场景穿戴式智能健康监测系统的主要功能是监测人体生理参数，如脉搏、血压、血氧、体温、呼吸等，以及运动参数，如步数、运动轨迹等。

此外，该系统还能够实时监测人员的位置、呼吸、心率等情况，自动记录信息，存储到云端，或者在移动设备上显示。

该系统适用于多种场景，如医院、体育场馆、学校、社区、公共场所等，分别具有不同的应用场景。

例如，医院可以利用该系统实时监测患者的生命体征，避免医疗事故和提高医疗质量；体育场馆则可以利用该系统实时监测参与者的运动情况，指导训练和管理；社区可以利用该系统监测老年人和儿童的健康状况，并及时预警。

2.2 系统设计思路及方案（1）传感器选择穿戴式智能健康监测系统的核心是传感器的选择。

传感器可以选择在胸部、手腕或脖子等位置，根据不同的功能选型。

例如，WCSP传感器可以检测心率、血氧和水平加速度等，而霍尔传感器可以检测物体的附近磁性和当前位置。

（2）信号处理和算法在对传感器采集到的信号进行处理后，需要对信号进行分类和分析，同时，需要根据信号的特征进行算法优化，以实现最佳的数据处理能力和准确度。

例如，运动跟踪算法可以根据加速度、角加速度、磁场和姿态等信号进行计算，以估计人的姿态、速度、方向和运动。

（3）数据传输和存储穿戴式智能健康监测系统采用无线传输技术，通过Wi-Fi、蓝牙或移动网络进行数据传输，同时，应该考虑数据传输的安全性和用户隐私保护。

数据可以存储在云端，也可以存储在用户的设备中，方便用户随时查看。

织物电极作为心电测量终端的接触电极。

织物电极属干电极，电极的阻抗相对于传统的黏贴式AgCL-Ag 电极阻抗高，且它不需要使用粘合剂和凝胶膜，接触不固定会造成接触阻抗的改变，这给我们提取人体心电信号造成了一定的困难。

高阻抗的干电极容易受到噪声的干扰，噪声来。

通常较为有效的方法是在电极后面接一个缓冲放大器，其作用就是将高阻抗信低阻抗信号不易受到噪音的干扰[5-6]。

用于将提取到微弱的心电信号有效地耦合到后面的信号处理电路中，电路结构见图3。

该电路由电容和电阻构成一个无源高通滤波器。

如果R2C1=R3C2=τ，那，截止频率为。

在选择参数的时候，电阻阻值越大越好。

大阻值的电阻能带来较高的输入阻抗，方便信号的提取。

同时根据心电信号的频谱特征设计无源高通滤波器的截止频率为0.5 Hz。

选为：R1=R2=R3=R4=1.5 MΩ，。

同时该交流耦合电路起到了抑制电极端直电数据存储功能，并能够与电脑进行串口通信，上传采集单片机系统设计框图，考虑到系统的低功耗性，微处理器我们选择公司的MSP430F149 型号芯片。

单片机内部集成ADC、SPI 和串口通信等功能模块，满足本系统需求。

根据心电信号的频谱特点及电路设计获取的心电频谱范围，设置心电信号采样频率为150 Hz。

心电监护系统存储模块选用的是华邦的W25Q256 flashHz 采样频率计算，每次采样存储连续存储病人24 h的心电数据。

MSP430W25Q256 Flash芯片相连接，通过的读写操作。

系统采用单片机内部集成的位机进行串口通信，上传用户的使用，本文中采用功能，用户直接使用USB 线与电脑连接进行通信。

图2 模拟前端电路结构图图4 单片机系统结构图中国医疗设备 2015年第30卷 01期随着可穿戴设备的发展，可穿戴式心电监测设备方面的研究也越来越多。

为了提高可穿戴心电监测设备在使用中的稳定性、舒适性和耐用性，本文采用了导电织物作为心电监护终端的心电电极，并根据织物电极的特点设计了该系统可以连续采集存储病人24 h 的心电信号，并将心电数据上传电脑。

便携式低功耗可穿戴心率血氧监测系统的设计作者：吴全玉贾恩祥戴飞杰张文悉王烨刘晓杰来源：《江苏理工学院学报》2020年第04期摘要：心率、血氧和体温都是人体重要的生理信息，设计出体积小和便携式的系统测量装置，将会有较大的社会和临床经济效益。

尝试以STM32F103C8T6为控制器，设计一种便携监测设备。

通过MAX30102、GY-MCU90615模块采集心率血氧及体温数据，经蓝牙模块将数据发送到Android智能机解析显示，实现了基于Android系统的心率、血氧、体温监测系统。

经测试验证，该采集系统工作稳定可靠。

关键词：心率血氧检测; 体温检测; STM32F103C8T6; Android;蓝牙通讯中图分类号：R318.04;TN929.53 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2020）04-0053-09心率和血氧饱和度是人体重要的生理指标[1]，反映了人体的健康状况。

随着信息技术的发展，智能健康佩戴设备普及度大幅提升[2-5]。

薛俊伟等人设计了一种基于蓝牙低功耗技术的可穿戴血氧饱和度监测设备，能够连续检测人体血氧饱和度和脉率[6]，具有低功耗和可穿戴等特点，但是当模拟仪输出血氧饱和度低于75%时，设备的检测精度受到影响。

张政丰等人针对现有可穿戴设备的心率检测方法进行了研究，发现不同活动状态下人体的心率变化很大，但是没有给出相应的App程序进行实时的检测[7]。

徐盼盼等人介绍了一种基于TI公司 AFE4400集成芯片的血氧模拟采集电路，他们的研究主要是简化了电路设计、降低了系统功耗和减小了电路尺寸，提高硬件的便携性，但在整个系统网络操作开发方面略显不足[8]。

随着网络云平台技术的发展，一些具有检测人体生理参数功能的产品也在向可穿戴和网络实时监测等方向发展。

如小米公司的可穿戴产品“小米手环”，可以提供高精准的心率、睡眠质量监测;国内一些厂家生产的低成本指夹仪，可以进行血氧饱和度和心率的检测，并通过OLED屏显示数据。

可穿戴医疗监护系统CPU的设计与实现的开题报告一、研究背景随着医疗技术的不断发展，可穿戴医疗设备越来越受到人们的关注。

特别是在智能健康领域，可穿戴医疗监护系统在预防疾病、个体化医疗、健康管理等方面有着重要的应用前景。

目前市场上已有很多可穿戴医疗设备，但是大多数设备缺乏智能化和自适应能力，无法实现真正的个性化医疗监护服务。

为了解决现有可穿戴医疗设备所存在的问题，本文旨在设计并实现一个基于CPU 的可穿戴医疗监护系统，结合生理参数监测、数据处理和云端存储等技术，实现医疗数据的实时监测、管理和分析。

本文将研究CPU设计与实现的相关技术，并结合实验验证系统的可行性和性能。

二、研究内容1. CPU的设计与实现：本文将基于ARM架构，采用FPGA开发板实现一个可穿戴医疗监护系统的CPU，包括处理器、存储器和外设等模块。

2. 生理数据采集和处理：系统将采集生理数据，如心电、脉搏、血压等，并通过信号处理算法、滤波技术等，对数据进行处理、分析和提取特征，对病情进行诊断和风险评估。

3. 数据云端存储和管理：系统将通过无线通信技术将数据上传到云端，进行存储和管理，并提供数据共享、数据交换等服务。

4. 实验验证：本文将采用人工模拟和实际测量相结合的方法，对系统的性能、精度、稳定性等指标进行测试，并分析实验结果，验证系统的可行性和实用性。

三、研究意义本文的主要研究内容在于设计并实现基于CPU的可穿戴医疗监护系统，该系统可以实现生理数据的实时监测和管理，为疾病预防、个体化医疗和健康管理等提供有效的技术支持。

研究成果可应用于医疗监护、生命安全、智能健康等领域，具有广泛的应用前景。

同时，本文还将深入探究CPU的设计和实现技术，包括系统架构、处理器、存储器和外设等的设计，为相关领域研究提供技术支持和借鉴。