基于MATLAB/SIMULINK的心電信號源系統(tǒng)設(shè)計

　　實時心電信號源設(shè)計

　　設(shè)計方案采用SIMULINK實現(xiàn)心電信號發(fā)生器的設(shè)計。SIMULINK可以方便地進(jìn)行可視化動態(tài)建模，且仿真過程是交互的，可以隨時修改參數(shù)，能夠立即看到仿真結(jié)果，生成可以實際應(yīng)用的實時信號。

　　心電信號發(fā)生器實現(xiàn)

　　設(shè)計方案中將心電信號看作是由各個特征波組合在一起的波形，這些特征波包括P波、Q波、QRS波、S波、T波和U波。仿真設(shè)計過程中，Q波、QRS波和S波用三角波實現(xiàn)，P波、T波和U波用正弦波實現(xiàn)。

　　心電信號發(fā)生器的設(shè)計采用七個模塊實現(xiàn)，其中六個模塊的功能是實現(xiàn)特征波，一個模塊用來合成各個特征波，實現(xiàn)心電信號的仿真。設(shè)計結(jié)果如圖3。

　　如圖3示，每個心電信號特征波產(chǎn)生模塊均有一個各自的特征波參數(shù)輸入，這些參數(shù)包括幅度、寬度和移位。另外，6個心電信號特征波形產(chǎn)生模塊有2個公共輸入，分別是產(chǎn)生心電信號的長度x和心跳周期beat。顯而易見，該心電信號發(fā)生器的SIMULINK模型可以通過改變心電信號參數(shù)，方便地得到所需的心電信號。

　　實時心電信號的產(chǎn)生

　　設(shè)計方案中，采用SIMULINK設(shè)計的心電信號發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)字仿真心電信號，通過研華公司(Advantech)的模擬輸出數(shù)據(jù)采集卡PLC-812PG的D/A轉(zhuǎn)換器引出，生成實時心電信號，具體原理框圖如圖4。

　　MATLAB Embedded Function模塊只支持二維矩陣運(yùn)算，因此在實時心電信號輸出時要注意二維數(shù)據(jù)到一維數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，即采用一個二維矩陣到一維矩陣的轉(zhuǎn)換模塊。

　　結(jié)論

　　本方案解決了實際心電信號采集過程中硬件電路復(fù)雜、噪聲大以及個別心電波形不易采集等困難。為醫(yī)學(xué)研究和教學(xué)帶來方便，具有一定實用和參考價值。