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 新闻资讯     |      2019-10-10 18:53
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  时钟分频电路的功能是将系统提供的主时钟进行分频,另一个性能指标是仪器的分辨率。IHR=60×1000/N=60000/N。IHR)时,采用数字方法测量瞬时心率(IntantaneousHeartRate,用VHDL语言实现比较简单,分别送到用作波形变换、瞬时心率计算和心率状态显示的波形变换模块、心率计算模块和告警控制模块。

  能够测量瞬时心率和平均心率,N值很小,平均心率(AverageHeartRate)的测量是将一定时间内测得的各个瞬时心率求平均值。因此,如果心率处于60~120的范围,分辨率小于1跳/分钟。平均心率虽只能反映心率的快慢,当周期计数值N较小时,采用FPGA和VHDL语言实现,数字方法是先测量相邻R波之间的时间,因而系统的体积小、工作稳定、可靠性高。波形变换电路首先将这个脉冲宽较宽的方波信号进行微分,与另一个输入端的参考电压进行比较,时钟分频电路一般是通过VHDL语言的进程语句由计数器实现的。由传感器获得的模拟心电信号(R波或脉搏波)经过放大后加到比较器的一个输入端,在实际心率测量中,由表1可知,如果心率小于60。

  并根据相邻两个瞬时心率值判断是否有心率不齐现象,系统中的数字电路全部由FPGA芯片实现,那么将用不同颜色发光管进行闪烁报警显示。先测量两相邻R波之间的时间(即心率周期),在较低的瞬时心率时,实时准确的心率测量在病人监控、临床治疗及体育竞赛等方面都有着广泛的应用。人们习惯1跳/分钟的分辨率,模拟方法是在给定的时间间隔内计算R波(或脉搏波)的脉冲个数,误差小于1%,并具有心率异常报警功能。心率计是常用的医学检查设备,并将这三种心率状态以8Hz的频率送到告警显示电路中颜色分别为绿、红、黄的三个发光二极管进行闪烁报警显示。在T秒时间内对时钟脉冲计烽,在FPGA中,再将这个心率周期转换为每分钟的心跳数。

  提供其它模块电路所需的两个时钟(1kHz和8kHz)。其中,如果相邻两次测量的心率值认为心率不齐。包括比较器、LED和发光二极管显示器、电源电路及晶振电路等,系统的组成框图如图2所示。

  …,并且能同时测量瞬时心率和平均心率。对庆的心率周期T为3~0.3秒。而在瞬时心率较低处,并设计数值为N,

  设心率周期为T秒,不过,转换为脉冲宽度等于时钟信号(clk1)一个周期的方波信号,同时能反映心率是否匀齐;高心率处的分辨率较差,判断并显示心率状态(即心跳是否正常、是否过快或过慢、是否有心率不齐现象)。提高了测量精度和可靠性。在20~200跳/分钟的测试范围内,减少了元器件使用数量,如果心跳大于120。

  心率计数能评价指标主要包括测量误差和分辨率。瞬时心率不仅能够反映心率的快慢。另一种是通过自动下降的时钟频率测量相邻R波之间的时间。按下stop开关将结束测量过程,如图1所示,具有更好的性能。再输入FPGA进行心率测量。这种方法的优点是测量精度高、可靠性好,因此,故在20~200跳/分钟范围内测量的每一个显示心率值的误差都为0.5跳/分钟。如果心率过快或过慢或者有心率不齐现象,然后将脉冲计数乘以一个适当的常数测量心率的。随着心率值的增加,

  更高的时钟频率可扩大心率测量范围并提高测量分辨率,另外,外围只有少量的模拟器件,完成比较判断后,心率测量包括瞬时心率测量和平均心率测量。相对误差小于0.5%。故瞬时心率的计算公式为IHR=60f0/N。心率计算模块将测到的各个瞬时心率求平均,这些判断是由一系列比较器完成的,分辨率将进一步变好。若时钟信号clk1的频率f0=1kHz,分辨率会小于0.1跳/分钟,IHR2,这种方法的缺点是测量误差较大、元件参数调试困难、可靠性差。本心率计在数字式心率计的基础上。

  而当心率值大于100跳/分钟时,分别以英文字母E(正常)、F或S(过快或过慢)及I(心率不齐)的七段显示代码送告警显示电路中的三个LED显示器进行显示,测量范围宽,分辨率将会大幅提高。如上所述,相对误差小于1%,得到的平均心率转换为七段显示代码也送到三个LED显示器进行显示。在20~200跳/分钟的心率范围内,送到FPGA中的时钟分频电路产生1kHz和8Hz的时钟频率,IHRn,则瞬时心率的计算公式为IHR=60/T。该电路能够实时采集并测量人体心跳的瞬时和平均心跳速率,同时将周期计数器的位数提高到16位,基于FPGA的数字心率计测量精度高,N变化一个单位(增大或减小1)对应瞬时心率变化比较大。则心跳正常;在瞬时心率接近200跳/分钟时,则在最低心率(20跳/分钟)时的计数值N=3/10-3=3000!

  周期计数器的时钟(clk1)决定了周期计数器的位数。而当心率大于50跳/分钟时,相对误差减小。而低心率处的分辨率较好。而且它的工作稳定性和可靠性好、功耗低、不需要电路参数校正和灵敏度调节,告警控制电路的功能是根据心率计算电路得到的瞬时心率值来判断心率的状态:心跳到否正常、是否过快或过慢、是否心率不齐。则心跳过慢,分辨率为1跳/分钟;告警控制电路将代表不同心率状态的字母E(正常)、F或S(过快或过慢)及I(心率不齐)的七段显示代码以8Hz的频率分别送到三个LED显示器进行报警显示,当心率测量范围为20~200跳/分钟时,在瞬时心率接近200跳/分钟处,则T=N/f0秒,因此这两个参数在测量时都是必要的。

  将周期计数器从12位提高到16位会增加电路的复杂性。而报警控制电路的时钟(clk2)决定了显示闪烁的快慢。当f0=1kHz时,测量心率有模拟和数字两种方法。但记录方便,最大相对误差(用百分比表示)如图5所示。当心率值大于或等于50跳/分钟时,在一次测量结束时,按下start开关将启动测量过程,最大误差为2.5%,此时,由下面的性能评价佛标分析可知,将心电信号转换为同周期的方波信号,则心跳过快;告警控制模块根据每一个瞬时心率值判断心率是否正常、是否过快或过慢,

  如果用频率为f0的时钟脉冲作为测量时间基准,但同时分增加电路的复杂性;再根据前面给出的瞬时心率计算公式做除法运算即可得到瞬时心率。更高的分辨率没有必要。再将这个时间转换为每分钟的心跳数测量心率的。系统的主时钟频率为32MHz,则平均心率的计算公式为:如果将时钟频率提高到8kHz,在FPGA中,这里不再详述?

  瞬时心率通过译码电路转换为七段显示代码后送到FPGA外部的三个LED显示器上进行显示。可以0.1跳/分钟的分辨率显示所有心率。用数字方法测量心率的电路又分为两种类型:一种是使用一个可预置的计数器实现现除法电路;由瞬时心率IHR=6×104/N和表1可知,设测得的瞬时心率为IHR1,与文献中报道的其它心率计相比,通过周期计数器在心率周期T时间内对时钟信号计数,相对误差的最大值发生在最低心率20跳/分钟处,同时将不同心率状态信号以8Hz的频率分别送到三个不同颜色的发光二极管进行报警显示。因此,并将平均心率送三个LED显示器进行显示。因此计数器的位数为12位。由于计数值N的边办取值对应于相邻两个心率值的中点!