基于Zed board的人體生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要研究了基于Zed board的人體生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在體動(dòng)信號(hào)(Ballistocardiogram，BCG)與心電信號(hào)(Electrocardiogram，ECG)同步監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)還很少有，這樣的系統(tǒng)可以更加全面的監(jiān)測(cè)心臟的活動(dòng)狀態(tài)，使在家庭、辦公等環(huán)境下，長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)和評(píng)估心臟功能變?yōu)榭赡?，進(jìn)一步發(fā)展后還可以輔助醫(yī)生更準(zhǔn)確地了解心臟功能，預(yù)測(cè)診斷心臟疾病，評(píng)價(jià)循環(huán)系統(tǒng)和心臟藥物的性能，評(píng)估生理或心理測(cè)試結(jié)果及監(jiān)測(cè)睡眠質(zhì)量等。

　　系統(tǒng)總體架構(gòu)

　　本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)人的心電信號(hào)與心臟跳動(dòng)和肺部呼吸時(shí)引起的體動(dòng)信號(hào)。其中，心電信號(hào)采用的是傳統(tǒng)的級(jí)導(dǎo)聯(lián)方式來采集，體動(dòng)信號(hào)則是利用壓力傳感器將其變成電信號(hào)，再結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)以及臨床醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)，以獲得連續(xù)的心電信號(hào)和體動(dòng)信號(hào)的動(dòng)態(tài)波形。通過此方法得到的心功能指標(biāo)可以用來判斷人的健康狀況和身體狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊和顯示模塊。系統(tǒng)總體示意圖如圖1所示?！　?/p>

 

　　系統(tǒng)以Zed board開發(fā)板為核心對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。Zed board上采用的是Zynq-7000系列中的XC7Z020-CLG484 FPGA，雙核Cortex-A9 MP core，主頻達(dá)到667MHz，板載512MB內(nèi)存，堪比一個(gè)便攜設(shè)備的ARM平臺(tái)。該開發(fā)板具有豐富的資源，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。Zed board開發(fā)板實(shí)物圖如圖2所示?！　?/p>

 

　　XilinxZynq-7000 可擴(kuò)展處理平臺(tái)(EPP)將雙ARM Cortex-A9 MP Core處理器系統(tǒng)與可編程邏輯和硬IP 外設(shè)緊密集成在一起，提供了靈活性、可配置性和性能的完美組合。Zed Board開發(fā)板主要參數(shù)如下：

　　(1)Zynq-7000 EPP：XC7Z020-CLG484-1 雙核ARM Cortex-A9，最大頻率667MHz
　　(2)存儲(chǔ)器：512 MB DDR3 (1066 Mbps)、256Mb 四位SPI FLASH、4 GB SD卡
　　(3)通信連接：10/100/1000 以太網(wǎng)(Ethernet)、USB OTG (Device/Host/OTG)、USB UART
　　(4)擴(kuò)展連接：FMC (Low Pin Count)、5個(gè)Pmod?插座(2x6)
　　(5)視頻顯示：HDMI (1080p60 + audio)、VGA、128 x 32 OLED、9個(gè)用戶LED
　　(6)輸入：8路開關(guān)、7路按鈕
　　(7)音頻：24位立體聲CODEC
　　(8)模擬：Xilinx XADC 插座、支持4路模擬輸入
　　(9)電源：12V DC @ 3.0 A (Max)