基于FPGA的心音采集系统设计与信号去噪分析

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近些来年来,先天性心脏病的发病率呈逐年增加的趋势,对人们构成了很大的危害。但这种疾病并非不治之症,只要病人能够早发现并及时得到的治疗,是能够有可能得到康复的。由于先天性心脏病的早期症状不明显,因此临床难以诊断,通常依靠有多年听诊经验的医生用听诊器来诊断,然而这种诊断方法难以在一些边远山区普及。本文对心音信号进行了深入研究,设计了基于FPGA的心音信号采集系统,希望通过这项研究可以为基层医务人员制作出一种高质量的心音信号采集设备,为医生临床诊断先天性心病提供了十分重要价值的参考依据。本文对心音采集系统与心音信号进行了研究,首先阐述了心音采集系统的研究现状,然后结合心音信号的特点,最终选取了基于FPGA的心音采集系统设计。本文做了以下5个方面的工作:1.心音信号通过心音传感器将心音信号转换为电信号,但心音信号具有容易受到噪声影响、且幅度小的特点,设计了前端电路,用于把心音信号传输到FPGA,在电路中对心音信号进行了跟随与放大,同时考虑到为了方便听诊,加了一个外放模块,这样就可以对心音进行实时地监听。2.传统采集系统使用的A/D转换芯片为12位精度,本文设计的采集系统在FPGA中用A/D转换芯片为24位精度的WM8731音频芯片。相比传统采集系统,本采集系统具有更高的采集精度,更高的分辨率,并且它的采样率可达到96KHz。3.对心音进行去噪分析研究,由于心音信号频率很低,所以在FPGA上设计了FIR低通滤波器,来完成心音信号去噪。4.网络传输设计使用的是DM9000A芯片,由于网络控制器的实现比较复杂,所以使用Quartus Ⅱ中的NiosⅡ软核来完成一个SOPC系统,这样就大大简化了设.计,可以实现把采集到的数据送到上位机。5.传送来的信号通过上位机来进行显示,上位机设计使用C#语言与measurementstudio插件进行开发,实现对数据的显示。
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