基于FPGA的人工心臟瓣膜心音信號監(jiān)測儀的研究與設計.pdf

1、心臟瓣膜病是一種常見的心臟疾病。在臨床上,通常通過使用人工心臟瓣膜對病變的心臟瓣膜組織進行替換,從而使其恢復心臟功能。但是在我國,由于經(jīng)濟等約束條件影響,術后隨訪和護理沒有相應得到展開,從而間接導致患者死亡。因此,為了對病人的心臟瓣膜進行監(jiān)測,早期發(fā)現(xiàn)人工心臟瓣膜的病變。本文以心臟瓣膜病人的心音信號作為研究對象,利用現(xiàn)代電子技術和數(shù)字信號處理方法,設計出一套針對心臟瓣膜病人的心音監(jiān)測系統(tǒng)。
　　本文首先對人造心臟瓣膜病人的心音信號

2、進行研究,由于心音信號為非平穩(wěn)非線性的隨機信號,以往的處理手段具體一定的局限性,文中使用希爾伯特-黃變換方法對心音信號進行分析,進而對信號進行頻譜分析,計算出心音信號的短時平均能量。使用Matlab對各項特征進行了仿真提取。
　　本文監(jiān)測系統(tǒng)的核心在于FPGA處理系統(tǒng),直接對信號的處理起著關鍵作用。本論文使用了SOPC技術,對系統(tǒng)進行設計。文中闡述了系統(tǒng)整體的軟硬件設計。硬件部分包括了心音信號傳感器、預處理電路、FPGA核心電路以

3、及顯示輸出電路部分。心音信號在采集后的電壓信號經(jīng)預處理,由AD芯片進行處理,得到數(shù)字信號由FPGA內(nèi)部進行處理,最終將處理結果直接顯示在顯示屏上,并能完成一定的報警功能。
　　文中系統(tǒng)的軟件部分設計主要基于SOPC技術展開,通過QuartusⅡ軟件建立原理圖文件作為頂層文件,在SOPC Builder中對Nios軟處理器進行配置,再添加對應的IP核以及外設完成SOPC系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設計,在完成硬件系統(tǒng)設計后,在NiosⅡ軟件中利用C