基于ARM9的心電診斷系統的設計

　　該系統測式平臺以AT91SAM9261s為核心，該款ARM9芯片的種種特性保證了整個心電系統工作的可靠性和實時性。

　　系統的總體規劃設計如圖1所示，從SD卡內讀取心電信號，進行前置處理和特征分析，通過RR間期及QRS波的寬度等進行心電疾病的診斷，如果正常則不進行信息反饋，反之，則給出反饋信息，監護人員可以結合心電疾病情況給出相應的處理。

　　2 系統的軟件設計

　　2.1 軟件測試環境的建立

　　具體需要完成的工作包括底層驅動開發、μC/GUI和FAT文件系統的移植。

　　在IAR Embedded Workhench IDE 5.4開發環境下，建立工程，將μC/OS操作系統和μC/GUI移植進來，通過Jlink進行調試，保證硬件的正常工作，為了順利讀取SD卡中存儲的心電信號，還需要將FAT文件系統移植到工程中。移植過程中，參照AT91SAM9261S的數據手冊進行各項參數配置，首先是系統CPU主頻配置和液晶屏有關的硬件接口配置，與液晶屏的最高工作頻率相對應，這里配置系統工作頻率為174 MHz，還有各項寄存器的設置，而μC/GUI和FAT文件系統的移植只需要修改相關參數。這樣的界面方便了心電信號各項波形和結果的顯示。

　　2.2 心電信號處理與分析

　 本設計采用MIT-BIH心電數據庫的心電信號，在讀取dat文件后，按照其存儲格式進行解析和降采樣，可以得到原始的心電信號，接下來對其進行處理和分析。

　　2.2.1 前置處理

　　心電信號的頻率在O.05～100 Hz之間，常含有的噪聲有：60 Hz工頻干擾及其各次諧波，由于呼吸運動和電極運動等所產生的干擾和肌肉收縮所產生的肌電噪聲。所以必須要把這些干擾因素濾除，才能得到正常的心電波形，考慮到QRS波群的中心頻率在17Hz附近且帶寬約為10 Hz，故采用了低通濾波、高通濾波及梳狀濾波器。

　　考慮到AT91SAM9261S的數字運算能力和系統的實時性要求，低通濾波和高通濾波采用了簡化的FIR濾波，濾波系數在Matlab環境下通過firl函數獲得，實現了0.05 Hz的線性相位高通濾波器和100 Hz的線性相位低通濾波器。這里高通濾波器的系數為：b=[O.000 0，O.000 2，O.999 2，-O.000 2，O.000 O];a=[1.000]，低通濾波器的系數為：b=[O.011 1，0.488 9，O.488 9，0.011 1];a=[1.000]。這里設計的陷波器用到了減法技術，采用一個全通網絡減去一個具有相同傳輸延遲和增益的窄帶帶通濾波器的輸出，得到一個具有尖銳陷波特性的陷波器，其原理如圖2所示。

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