ECG信号处理算法及FPGA实现(含FPGA)
ECG信号处理算法及FPGA实现(含FPGA)(任务书,开题报告,外文翻译,论文12000字,FPGA)
摘 要
本课题欲设计便携式的ECG(人体心电)信号的实时采集，滤波运算处理和传输的系统。该系统采用的主控制器为FPGA(Filed-Programmable Gate Array ),通过具有超高精度的二十四位模数转换芯片进行模拟心电信号的采集和数字化转换，再以有限长滤波器(FIR)进行高效的数字滤波。本系统采用串口通信的方式进行数据传送，并且可以升级为USB接口，将通过滤波器处理后的心电信号数据交给上位机(包括平板，智能手机以及电脑)，以便于用户能够随时进行自我初步检测和诊断。
本设计分为心电信号采集模块、心电信号滤波处理模块和串口通讯模块设计。心电信号采集模块完成了采集电路的设计以及模数转换；心电滤波模块主要完成对24位数字信号的滤波器的设计和FPGA实现；串口通信模块主要采用异步通信，可由串口转USB数据线完成对智能终端的通信。
通过ISE软件仿真结果表明，各设计模块完成了对应的功能。
关键词：ECG信号处理；FPGA；ISE；FIR滤波器
Abstract
This paper is aimed to design a portable ECG (human electrocardiogram) signal real-time acquisition, filtering operation processing and transmission system. This system uses FPGA (Filed-Programmable gate array) as the main controller with super high precision of 24 bit analog-to-digital conversion chip for analog ECG signal acquisition and digital conversion, again with finite length filters (FIR) for efficient digital filter. This system adopts serial communication for data transmission, and can be upgraded to USB interface, through the data of ECG signal processing filter over to the host computer (including flat, intelligent mobile phone and computer), so that the user can readily self preliminary detection and diagnosis. [来源：http://Doc163.com]
This design can be mainly divided into three part: ECG signal acquisition module, ECG signal FIR filtering processing module and serial communication module. The first module provides the circuit design of signal acquisition and analog-to-digital converting; the second part accomplishes the design of high-order 24-bit digital filter and the last module finishes the design of serial communication to send data to the smart terminals. Serial port to USB line can be applied to finish the transmission task.
All the design has been simulated by ISE software produced by Xilinx corporation. The result shows that every module finish its function.
Key Words：ECG Signal Processing；FPGA；ISE；FIR filter
设计内容与目标
本课题欲设计便携式的ECG(人体心电)信号的实时采集，滤波运算处理和传输的系统。该系统采用的主控制器为FPGA(Filed-Programmable Gate Array ),通过具有超高精度的二十四位模数转换芯片进行模拟心电信号的采集和数字化转换，再以有限长滤波器(FIR)进行高效的数字滤波。本系统采用串口通信的方式进行数据传送，并且可以升级为USB接口，将通过滤波器处理后的心电信号数据交给上位机(包括平板，智能手机以及电脑)，以便于用户能够随时进行自我初步检测和诊断。
本课题所设计的系统主要包括三部分：心电信号采集软件模块、心电信号滤波处理软件模块和串口通讯模块设计。测量系统先通过触手获取微弱的心电信号，通过前置滤波电路进行滤波，然后通过AD转换，使其变成数字信号，然后设计出合理的滤波器由FPGA进行数字滤波，最后将处理后的信号通过USB接口上传至上位机。本设计拟采用XILINX公司的virtex-4 FPGA，24位AD芯片采用ADC1246。
本课题软件部分主要集中在FPGA上的编程，包括对ADC的控制，对采集到的数字信号进行有效的数字滤波算法的设计和串口通信模块与大屏手机和平板上通信软件的设计。
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目 录
第1章 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1 [资料来源：http://doc163.com]
1.2 项目背景知识 1
1.3 国内外研究现状 2
1.4 设计内容与目标 2
第2章 系统硬件设计 3
2.1 心电信号采集电路 3
2.2 AD转换电路 4
2.3 FPGA系统电路 6
2.4 串口通信电路 6
第3章 系统软件设计 9
3.1 控制模块设计 9
3.2 ADC模块软件设计 11
3.3 输入缓冲模块设计 13
3.4 数字滤波器设计 15
3.4.1数字滤波器介绍 15
3.4.2 数字滤波器设计方法 16
3.4.3 数字滤波器的FPGA实现 16
3.5 输出缓冲设计 18
3.6 串口通信设计 19
第4章 系统仿真 21
4.1 ADC模块测试仿真 21
4.2 输入缓冲测试仿真 22
4.3 滤波器模块测试仿真 22
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4.4 输出缓冲和串口通信测试仿真 23
4.5 系统综合测试 24
第5章 总结与展望 26
参考文献 27
致谢 28 [资料来源：https://www.doc163.com]