基于PSoC的心音采集及分析系統(tǒng).pdf

1、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示心血管疾病死亡率占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，且隨著日趨嚴(yán)重的人口老齡化現(xiàn)狀及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，心血管病患病人數(shù)必將持續(xù)快速增長(zhǎng)，心血管疾病的防治已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。心血管疾病普查是一種行之有效的手段，心血管疾病主要包括先天性心臟病、風(fēng)濕性心臟病、心律不齊、心力衰竭、冠心病等，普查中常見的有風(fēng)濕性心臟病、心律不齊、心力衰竭，最常用的普查方法是心音聽診，心雜音和心音畸變是心血管疾病早期檢測(cè)的重要診斷信息，而心力衰竭可通過定

2、期心功能指標(biāo)檢測(cè)進(jìn)行預(yù)防。但局限于地區(qū)環(huán)境、醫(yī)療條件，對(duì)醫(yī)療診斷器械的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、便攜性等方面提出更高的需求。由于PSoC(Programmable System on Chip)將一般設(shè)計(jì)所需的模擬可編程電路、數(shù)字可編程電路、CPU和外圍設(shè)備集成在單一芯片上，具有高集成度、體積小的特點(diǎn)。所以，本文設(shè)計(jì)了一套基于PSoC的心音采集及分析系統(tǒng)。
　　該系統(tǒng)包括心音采集板和分析軟件兩部分，本文對(duì)采集板的硬件、軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)心音分

3、析軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)的采集、預(yù)處理、播放、無線傳輸、實(shí)時(shí)波形顯示及自動(dòng)分析等功能。自動(dòng)分析結(jié)果中，給出了心音正/異常初步判定結(jié)果、心率、第一與二心音幅值之比S1/S2、收縮期與舒張期時(shí)限之比D/S，為綜合評(píng)估心功能狀態(tài)提供一定的參考。為完成以上目標(biāo)，本文從以下幾個(gè)方面展開研究：
　?。?）心音信號(hào)相關(guān)的基本知識(shí)。從醫(yī)學(xué)角度，了解心音信號(hào)的產(chǎn)生、基本特征、心臟聽診及應(yīng)用，對(duì)比已有采集和分析方法，給出本課題研究的必

4、要性。
　　（2）根據(jù)需求進(jìn)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。包括心音采集板和心音分析軟件兩部分，為后續(xù)具體設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　（3）心音采集板軟、硬件設(shè)計(jì)。首先，給出以PSoC芯片為核心的采集板硬件設(shè)計(jì)，主要包括心音傳感器、自舉放大電路、濾波電路、音頻功放模塊、A/D轉(zhuǎn)換、藍(lán)牙無線通信模塊、電源模塊等設(shè)計(jì)；其次，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊所用器件及電路結(jié)構(gòu)，給出了以PSoC Creator3.1為開發(fā)環(huán)境的各模塊硬件配置和軟件設(shè)計(jì)，其中，軟件設(shè)計(jì)

5、主要介紹了主程序、A/D數(shù)據(jù)采集程序、軟件數(shù)字濾波程序、觸摸鍵檢測(cè)程序、數(shù)據(jù)傳輸程序的設(shè)計(jì)流程。
　?。?）心音分析軟件設(shè)計(jì)。首先，闡述軟件的工作流程及基本功能；其次，依次介紹數(shù)據(jù)接收模塊、波形顯示模塊、存儲(chǔ)模塊的實(shí)現(xiàn)；最后，介紹了心音算法并給出了基于MATLAB與VC++混編的自動(dòng)分析模塊的實(shí)現(xiàn)。
　?。?）系統(tǒng)綜合測(cè)試。結(jié)合心音采集板和分析軟件，給出采集板軟、硬件測(cè)試結(jié)果，以及心音分析軟件測(cè)試結(jié)果。
　?。?）臨床

6、有效性驗(yàn)證。臨床采集了大學(xué)生心音62例，心臟病患者心音12例。分析結(jié)果和相應(yīng)的臨床心音采集者的身體素質(zhì)和心臟狀況相匹配，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和有效性。
　　通過以上幾個(gè)方面的研究，實(shí)現(xiàn)了心音采集、播放、傳輸、顯示和分析功能。該系統(tǒng)運(yùn)用PSoC技術(shù)在單一芯片上設(shè)計(jì)模擬、數(shù)字和微控制電路，減少了硬件開發(fā)成本。利用藍(lán)牙串口通信，使該系統(tǒng)的使用更為方便。使用VC++與MATLAB混合編程的方法實(shí)現(xiàn)心音分析減少了軟件開發(fā)成本，提供了一種將心音