基于FPGA的數(shù)字式心率計(jì)
測(cè)量心率有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬方法是在給定的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)算R波(或脈搏波)的脈沖個(gè)數(shù),然后將脈沖計(jì)數(shù)乘以一個(gè)適當(dāng)?shù)某?shù)測(cè)量心率的。這種方法的缺點(diǎn)是測(cè)量誤差較大、元件參數(shù)調(diào)試?yán)щy、可靠性差。數(shù)字方法是先測(cè)量相鄰R波之間的時(shí)間,再將這個(gè)時(shí)間轉(zhuǎn)換為每分鐘的心跳數(shù)測(cè)量心率的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、可靠性好,并且能同時(shí)測(cè)量瞬時(shí)心率和平均心率。用數(shù)字方法測(cè)量心率的電路又分為兩種類(lèi)型:一種是使用一個(gè)可預(yù)置的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)除法電路;另一種是通過(guò)自動(dòng)下降的時(shí)鐘頻率測(cè)量相鄰R波之間的時(shí)間。
本心率計(jì)在數(shù)字式心率計(jì)的基礎(chǔ)上,采用FPGA和VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),減少了元器件使用數(shù)量,提高了測(cè)量精度和可靠性。該電路能夠?qū)崟r(shí)采集并測(cè)量人體心跳的瞬時(shí)和平均心跳速率,判斷并顯示心率狀態(tài)(即心跳是否正常、是否過(guò)快或過(guò)慢、是否有心率不齊現(xiàn)象)。如果心率過(guò)快或過(guò)慢或者有心率不齊現(xiàn)象,那么將用不同顏色發(fā)光管進(jìn)行閃爍報(bào)警顯示。
1 測(cè)量方法及電路組成
1.1 測(cè)試方法
如上所述,采用數(shù)字方法測(cè)量瞬時(shí)心率(Intantaneous Heart Rate,IHR)時(shí),先測(cè)量?jī)上噜廟波之間的時(shí)間(即心率周期),再將這個(gè)心率周期轉(zhuǎn)換為每分鐘的心跳數(shù)。如圖1所示,設(shè)心率周期為T(mén)秒,則瞬時(shí)心率的計(jì)算公式為IHR=60/T。如果用頻率為f0的時(shí)鐘脈沖作為測(cè)量時(shí)間基準(zhǔn),在T秒時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)烽,并設(shè)計(jì)數(shù)值為N,則T=N/f0秒,故瞬時(shí)心率的計(jì)算公式為IHR=60f0/N。當(dāng)f0=1kHz時(shí),IHR=60
評(píng)論