基于FPGA的人工心臟瓣膜心音信號監(jiān)測儀的研究與設(shè)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(jìn)行替換,從而使其恢復(fù)心臟功能。但是在我國,由于經(jīng)濟(jì)等約束條件影響,術(shù)后隨訪和護(hù)理沒有相應(yīng)得到展開,從而間接導(dǎo)致患者死亡。因此,為了對病人的心臟瓣膜進(jìn)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(shù)和數(shù)字信號處理方法,設(shè)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(jìn)行研究,由于心音信號為非平穩(wěn)非線性的隨機(jī)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(jìn)行分析,進(jìn)而對信號進(jìn)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(jìn)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(guān)鍵作用。本論文使用了SOPC技術(shù),對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。文中闡述了系統(tǒng)整體的軟硬件設(shè)計。硬件部分包括了心音信號傳感器、預(yù)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(yù)處理,由AD芯片進(jìn)行處理,得到數(shù)字信號由FPGA內(nèi)部進(jìn)行處理,最終將處理結(jié)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(shè)計主要基于SOPC技術(shù)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(jìn)行配置,再添加對應(yīng)的IP核以及外設(shè)完成SOPC系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計,在完成硬件系統(tǒng)設(shè)計后,在NiosⅡ軟件中利用C