作者/ 吕闪 金巳婷 沈巍 吴阳明 大连交通大学 电气信息学院(辽宁 大连 116028)
*基金项目：辽宁省博士科研发动基金项目(编号：20141108)
吕闪(1991-)，女，硕士生，研讨方向：嵌入式操控技能。
摘要：本文介绍了一种依据nRF51822的心电监测体系，该心电监测体系选用依据低功耗蓝牙4.0的nRF51822作为中心处理芯片，选用AD823传感器及其外围电路组故意电收集模块，收集运用者的心电信息，一起针对人体心电信息存在的噪声搅扰、信号弱小等问题，本文提出了依据小波改换阈值去噪法，很好地去除了心电信号中杂乱的噪声，充分发挥了小波改换在信号处理方面的优势。并将经中心处理器处理后的心电信息发送至APP和OLED显现屏，对测得的心电信息进行实时显现和存储。试验成果表明，体系实时性好，精确度高，能够满足心电监测的需求。
导言
心血管疾病患者的病况一般选用“心电图”来判别患者的患病况况，可是，大部分心血管疾病患者的心电图在短时间内无法判别是否正常，导致患者需求长期呆在医院做心电监护，然后给家庭与医院造成了许多不必要的损失和费事。而关于前期心血管疾病患者，平常不会表现出任何的症状，偶感心脏不适也仅仅继续几十秒钟，待到医院查看时，症状消失，导致医师也无法对病况进行确诊，使得难以完成对前期心血管患者病况的操控与医治。为了处理这个问题，现在一般釆用24小时动态心电图仪来记载患者长期的心电信息，可是因为人体身体监测环境杂乱，导致读取的数据准确性差、可靠性低，且不能实时显现检测者的心电波形及心电信息，为医师判别患者的患病况况增加了难度[1-3]。
为此本文打开对心电监测体系的研讨，选用小波改换滤波算法，规划出依据nRF51822为中心处理器的心电监测体系。运用者能够随时、随地，不受任何环境搅扰地运用该体系收集用户心电信息，实时显现和存储心电波形和数值，假设用户对确诊成果存在贰言，能够读取体系中的心电信息，将数据通过以太网发送至医院的数据处理中心，由专业医师对心电信息进行判别，以便得到愈加有用的信息，大大避免了病况的延误与医治。
1 体系整体方案规划
1.1 体系整体结构结构
针对人体心电信号的特色，选用模块化规划，本体系主要由主控模块、心电信号收集模块、信息贮存模块、心电信息显现模块等组成。图1为本体系的硬件构成图。
本体系中，心电收集模块收集心电信息信号，进行信号扩大及运送诚意电处理操控中心，进行数字处理(去噪、特征检测及数据剖析)，并将受检者的心电信息存储至信息存储模块中。一起，心电信息显现模块将显现受检者的心电信息及心脏跳动波形等。该体系操作简略，成果直观，具有必定的现实意义，而且运用价值巨大。
1.2 MCU主控模块规划
本文规划的心电检测体系选用nRF51822为操控中心，nRF51822是由Nordic Semiconductor公司规划出产的一款支撑多种蓝牙协议的超低功耗芯片，其中心芯片的31个引脚能够依据规划需求灵敏地映射到任何设备引脚。nRF51822操控芯片支撑S110、S210多种蓝牙低功耗协议仓库，最多能够衔接八个从机，最大传输速率为2Mbps，且功耗低，一颗扣子电池能够为芯片供电两年之久[6]。图2为nRF51822的最小体系图。
1.3 心电收集单元规划
心电收集模块主要由心电信号集成模仿前端及其周边电路组成。信号集成模仿前端是依据AD823心电收集操控芯片，心电收集模块与主操控器合作能够完成心电信号的收集和传输功用。图3为心电收集单元电路图。
2 心电信号中噪声的滤除
2.1 小波阈值去噪办法的根本原理
现在，依据小波改换运用最广泛的滤波办法是阈值去噪法，其根本分为三个过程：
1)挑选合适的小波函数;
2)小波系数的非线性化处理;
3)小波重构通过处理的信号。
其中小波系数的非线性化处理是噪声滤除的中心问题，其根本思想如下：通过与预订阈值的比照，将小波系数小于预订阈值的近似重量确认为噪声所引起的，并将之置为零，将小波系数大于预订阈值的近似重量确认为心电信号自身所引起的，运用硬阈值法或软阈值法将它保存或进行缩短处理，最终，再将通过处理后的小波系数进行小波重构，以取得较“洁净”心电信号。由上述可知，小波阈值去噪的关键在于小波函数的挑选、阈值函数的选取及阈值巨细的确认。图4为阈值去噪过程的流程图。
2.2 小波函数的选取
如图5所示，使用Donoho固定阈值选取规矩，别离选用db5小波、bior3.1小波、coif4小波和sym8小波对一段心电信号进行去噪。从图5中的比较可知，coif4小波、sym8小波的去噪作用要优于db5小波和bior3.1小波。可是，因为db5小波对称性很差，导致信号在分化与重构时相位呈现失真，而bior3.1小波标准函数的波形跟心电信号的波形相差甚远，导致去噪作用不非常抱负;一起，coif4小波的支集比较长，处理心电信号比较费时，且核算量大，功率不高。故最终本文选用sym8小波来按捺心电信号的工频搅扰和肌电搅扰。
