谈蓝牙基于蓝牙4.0传输Android手机心电监护系统

论文导读：
摘要：针对心血管疾病患病率的持续攀升,用户心电参数的24h监测日益重要。医院的心电图机具有体积庞大和检测场所受限的缺点,市面上已有的便携式心电监护仪是软硬一体的电子设备,需要较强计算能力的处理器、液晶显示器、存储模块,这些无疑增大了体积且提升了成本,它们都不适合普及到家庭和个人的移动运用中。智能手机的普及可让心电采集设备更加轻巧,在Android和iOS上开发心电数据处理的客户端程序也将带来更加炫酷的视觉体验,还能利用云服务,而新一代蓝牙4.0协议大大降低了功耗,又是智能手机上的标配,由此本课题的心电监护系统具有低成本、低耗能、软件灵活性、网络服务可扩展等革新点,将成为移动医疗产品的设计走势。本论文首先综述了目前心电监护产品硬体、信号预处理、特点识别和在线诊断方面的探讨近况。其次介绍了心电图形成原理、采集电路硬件设计。采取了24位高精度A/D转换器件ADS1298来检测微弱的电极信号,给出了硬件的抗共模设计、过压保护和滤波设计,以及ADS1298的配置利用。接着给出了2.4GHz频段射频硬件电路的设计,阐述了蓝牙4.0低功耗协议相比传统蓝牙的改善,BLE协议在物理信道和协议栈上都进行了优化,还具体介绍了CC2540蓝牙协议栈GAP层和GATT层的配置和利用,CC2540搭载了小型OSAL多任务操作系统,采集任务和蓝牙协议栈任务都基于OSAL框架进行开发,以及CC2540和Android手机之间的BLE通信程序的设计。在心电信号预处理部分,首先介绍了小波变换多尺度空间的基本思想,重点诠释了Mallat快速分解与重构算法,大大提升了计算机平台小波浅析的实时性。在此基础上,给出了基线漂移、工频干扰、肌电干扰的小波降噪策略并进行仿真比较。在特点提取和诊断部分,首先讲述了小波变换模极大值检测奇异点的原理,包括小波变换模极值与信号突变点、Lipschits指数的联系,并运用到心电信号的QRS波特点提取上。结合连续小波变换与差分阈值法的优势,提出一种较实用的联合检测算法识别R峰,再沿两侧寻找Q波起点与S波终点。诊断方面,在提取出QRS波信息和心率信息的基础上,依赖于临床医学的经验数据,对心拍和心率异常进行自动诊断,主要对室性早搏、停博,及一些心率过快过慢或HRV症状进行了在线诊断。然后讲述了Android客户端运用程序的开发。Android客户端程序包括蓝牙传输数据的处理和实时绘图、文件存储、基于SQLite数据库的用户信息管理、用户病历数据库管理、心电数据处理和诊断算法的Ja语言实现,以及界面设计。最后为了提升诊断反馈的及时性,保障患者生命安全,给Android客户端增加了自动发送短信和邮件给医生和亲属的远程监护功能,让医生和家属可在第一时间了解监护情况。关键词：心电论文蓝牙4.0论文Android论文小波变换论文QRS波论文诊断论文数据库论文
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Abstract6-11
第1章 绪论11-23

1.1 引言11-12

1.2 国内外探讨概况12-14

1.2.1 心电检测常用设备12-14

1.3 心电自动浅析技术14-18

1.3.1 心电信号预处理技术14-16

1.3.2 心电波形特点提取技术16-17

1.3.3 基于心电图的自动诊断技术17-18

1.4 本课题探讨内容及技术案例18-21

1.5 内容安排21-23

第2章 心电采集硬件设计23-38

2.1 心电图形成原理23-28

2.

1.1 心脏的除极波与复极波23-24

2.

1.2 体表心电强度影响因素24

2.

1.3 ECG导联系统介绍24-27

2.

1.4 ECG信号波形27-28

2.2 模拟前端采集电路28-38

2.1 采集系统设计要求28-30

2.2 ADS1298模块介绍30-32

2.3 过压保护和滤波电路32

2.4 Wilson中端电路32-33

2.5 右腿驱动电路33-34

2.6 ADS1298初始化及利用34-36

2.7 ADS1298数据通信36-38

第3章 蓝牙

4.0低功耗通信模块的设计与实现38-59

3.1 蓝牙4.0低功论文导读：用43-513.2.1BLE协议介绍43-443.2.2BLE协议栈架构44-463.2.3GAP层原理与运用(通用访问Profile)46-493.2.4GATT层原理与运用(通用属性Profile)49-513.3CC2540和Android手机的蓝牙通信模块51-593.3.1CC2540蓝牙通信的实现51-553.3.2CC2540蓝牙调试环境553.3.3Android手机蓝牙通信的实现55-59第4章小波变换多尺度空间下
耗模块硬件设计38-43
3.

1.1 CC2540介绍与最小系统38-40

3.

1.2 蓝牙射频电路40-43

3.2 蓝牙

4.0低功耗(BLE)协议的运用43-51

3.

2.1 BLE协议介绍43-44

3.

2.2 BLE协议栈架构44-46

3.

2.3 GAP层原理与运用(通用访问Profile)46-49

3.

2.4 GATT层原理与运用(通用属性Profile)49-51

3.3 CC2540和Android手机的蓝牙通信模块51-59

3.1 CC2540蓝牙通信的实现51-55

3.2 CC2540蓝牙调试环境55

3.3 Android手机蓝牙通信的实现55-59

第4章 小波变换多尺度空间下的心电信号预处理59-70

4.1 多尺度空间分解的基本原理59-61

4.2 Mallat快速分解与重构算法61-63

4.3 基线漂移滤波63-67

4.

3.1 基线漂移理由63

4.

3.2 Mallat多尺度滤波63-67

4.4 小波阈值降噪策略67-70

4.1 工频与肌电干扰67

4.2 小波阈值降噪的实现67-70

第5章 心电信号特点提取及诊断70-79

5.1 小波变换奇异点检测原理70-72

5.

1.1 小波变换模极值与信号突变点联系70-71

5.

1.2 Lipschits指数与小波变换模极值联系71-72

5.2 QRS波特点提取的实现72-76
5.

2.1 R峰检测72-75

5.

2.2 Q波起点与S波终点检测75-76

5.3 心率异常与室性早搏诊断76-79
5.

3.1 心室率异常与室性早搏特点76-77

5.

3.2 自动诊断树77-79

第6章 Android客户端运用程序的设计79-92

6.1 Android系统介绍79-80

6.

1.1 Android系统架构和核心组件79-80

6.

1.2 Ecppse开发环境介绍80

6.2 客户端Ja类设计80-83

6.3 客户端的多用户SQLite数据库设计83-85

6.4 客户端的心电数据处理和在线诊断85-86

6.

4.1 小波变换和诊断算法的Ja语言实现85-86

6.

4.2 多线程设计86

6.5 客户端的远程监护功能86-87

6.6 客户端界面设计及操作87-92

第7章 总结与展望92-95

7.1 结论92-93

7.2 展望93-95

参考文献95-98
作者介绍98-99
致谢99