基于安卓系统的心电监测控制程序设计

论文总字数：22954字

摘 要

本文介绍了基于Android智能手机软件功能的心电监测系统。

随着生活压力的增大，有很多人患有心脏病，这也导致了对便携式心电监护系统的需求。本文基于对有关心脏问题的现状的概述，指出了便携式心电监测系统的必要性。现有心电检测系统要么太重，要么缺乏足够的计算能力。移动技术的快速发展使得开发基于移动设备的便携式心电监护系统成为可能。这也是这个项目的主要研究课题。

从适用性的角度出发，我们选择Android智能手机作为我们的开发平台。本项目针对一个心电监测系统包括以下四个模块的软件设计与实现：基于蓝牙的Android智能手机和传感器模块之间的数据交换模块；基于CANVAS的实时心电信号渲染模块；基于FILE存储方式的实时心电数据存储模块以及借助短信的异常报警模块。

最后，本文还讨论了在系统设计方面的不足之处和未来的工作。

关键词：便携式心电监护系统，Android智能手机，蓝牙

Android system based ECG monitoring control system design

Abstract

This paper describes an ECG monitoring system based on Android smart phone software functions.

As living pressure increasing, there are many people suffering from heart disease so that portable ECG monitoring systems are highly desirable. Based on an overview of the current status of about heart problems, this paper points out the necessity of the portable ECG monitoring system. The current existing ECG detection system may suffer from either too heavy to carry, or from lacing of computational power. The rapid development of mobile technology enables the possibility to develop mobile device based portable ECG monitoring systems. This is also the main research topic of this project.

From the applicability viewpoint, we select the Android smart phones as our development platform. This project focused on the software design and implementation of a ECG monitoring system including the following four modules: Bluetooth based data exchange module between Android smart phone and monitoring sensor module; Canvas based real-time ECG signal rendering module; file based real-time ECG data storage module; and the abnormal alarm module using text messages.

Finally, the deficiencies in the design of the system and future works are also discussed.

Keywords: portable ECG monitoring system, Android smart phone, Bluetooth

目录

基于Android系统的心电监测控制系统的设计 2

摘 要 2

Abstract 3

第一章 绪论 5

1.1引言 5

1.2平台选择 5

1.3本文的研究目的和主要研究内容 7

第二章需求分析 9

2.1开发平台及工具 9

2.2系统的设计原则及目标 9

2.3系统的主要功能 10

2.4系统的总体设计 11

2.5本章小结 12

第三章系统功能的实现 13

3.1 数据交互模块 13

3.2数据显示模块 14

3.3数据存储模块 16

3.4异常报警模块 19

3.5 本章小结 21

第四章系统测试及缺陷分析 21

4.1 系统测试 22

4.2 缺陷分析 24

第五章总结与展望 26

5.1 论文总结 26

5.2 前景展望 26

致谢 28

参考文献（References） 29

第一章 绪论

1.1引言

伴随着生活水平的不断提高以及现代科学的不断进步，人们的预期寿命不断提高。然而，随着经济和社会的快速发展，以及生活节奏和工作压力的不断加大，不断有医学报告显示心脏病的发病率正逐年上升。心脏病已成为危害人们健康的重要对于心脏病的预防与检查的重要性不言而喻。

以中国为例：早在1990年，心血管疾病就已经成为居民死亡的首要原因且一直居高不下。在2007年所公布的一份数据中显示，我国每年有数百万人新患上卒中，该病症死亡率可达50%，总患者更是高达700万人；每年新患上心肌梗死的人数近50万人，心肌梗死患者总人数已接近300万人。而2008年《中国卫生事业发展情况统计公报》则显示，在全国死亡总人数中，因心血管疾病导致的死亡人数所占的比例已经突破了百分之四十。据统计，当前我国心血管病（冠心病、脑卒中、心衰、高血压等）患病人数已超过两亿，也就是说，平均每6-7个人中就有1人是心血管病患者。这无疑是很可怕的。全国每年因心血管病死亡人数已达300万人，每年用于心血管病的直接医疗费用接近2000亿元，与1993年统计数据相比这一数字是原来的近7倍。而随着当今社会压力的不断增加，心脏疾病的患病人群更实在在逐渐年轻化。作为正在转型的中等收入国家，中国的生活标准和预期寿命改善了很多，平均预期寿命已达76岁，与美国相当。但是衰老、饮食变化和更少的身体活动正在导致更多的心脏病和中风。据分析，伴随着未来二十年的人口衰老，心血管疾病发病率将不断增长，三高发病率也将不断上升，这些也将进一步导致心脏病发概率的增加。由此可见，降低心血管疾病发病率，减少患者所面临的生命危险将成为未来提高人民健康水平的重要目标之一。

心电图常常被用于心脏病检查，而且它也是最直观、临床应用最广的心脏检查技术。医生通过心电监测设备实时获取患者的心电数据，从而第一时间发现病情的变化，大大降低患者的风险。然而，医院的心电设备通常体积庞大、移动性差，部分病情并不危急的患者也不可能一直待在医院，这也就促成了便携式心电设备的不断发展。现有的便携式心电设备往往线路繁杂，且功能不够齐全，不是仍然太重不便于随身携带，就是缺乏足够的计算能力，使用起来仍然不够方便，这也就使我们开始考虑新的设计方案。随着科学技术的不断发展，智能手机出现在了我们眼前。考虑到手机功能的不断发展，以及手机的广泛普及，我们决定选择智能手机作为便携式心电监测设备的平台。研究基于智能手机平台的心电监测控制程序无疑是很有必要的，因为它们的用户群体广泛，且功能强大足够满足我们的需求。所以我们希望开发出一种能借助与心电信号感应器的实时数据交互，获取感应器的测量数据并存储；并将感应器测量信号送交信号处理模块的程序，将其置于智能机内，使其能实时获取信号处理模块数据并将状态输出给外界，如医生处。使医生能够根据输出数据状态判断病人的情况，及时发现问题并处理问题，从而大大降低心脏病患者所面临的危险。这也是本文的研究目标，即开发出一种便携式心电监测设备，从而降低心脏病患者的危险。

1.2平台选择

随着手机的普及以及手机应用的深入人心，近几年“智能手机”成为了人们关注的话题。在现今这个智能手机系统群雄纷争的时候，提起手机系统，人们往往会提到IOS, Android，塞班等等。

通过多番比较之后，我们决定使用安卓系统作为开发的平台。

那么为什么要选用Android智能手机，而不是其他的系统呢？让我们先来了解一下Android这一平台。

Android是2008年Google所推出的一款开源智能手机操作系统。凭借其良好的开放性以及优秀的人机界面，Android受到了广大手机生产厂商以及手机用户的重视。

作为一款基于Linux平台的开源手机操作系统，该平台主要由操作系统、中间件、用户界面以及应用软件所组成，由于Android不存在阻碍移动产业创新的专有权障碍，所以有人说Android是首个专为移动终端所打造的开放完整的移动软件。

在安卓的传言被公开前，他被人们称为谷歌手机或者Gphone。其上的应用软件是由google以及其他公司自行开发，以Java作为编程的一部分.此外，为了推广这一技术，谷歌和其他手机公司还建立了开放手机联盟。由于Android的上层应用程序是用Java语言开发的，同时需要基于相关的虚拟机，所以Google公司推荐使用主流的Java集成开发环境 Eclipse。有了Eclipse还不够，因为使用Java语言进行开发，应该有由SUN公司提供的Java SDK，其中包含了JRE：Java Runtime Environment。另外，Android的应用程序开发还是和Java开发有一定区别，所以还需有一个Google提供的Android SDK。

Android系统是一个强大的智能机系统，具备相对较高性能的配套硬件。总结起来，Android系统上的应用程序也即是安卓APP具有以下的一些特点：

（1）功能强大。Android平台的设备一般都具备较强的运算能力、存储空间、网络功能以及各种各样的传感器。

（2）可复用性强。Android的应用程序是由许多Activity组成的，不同的Activity在程序中实现不同的功能模块。得益于Android的良好设计，不同应用程序之间的Activity可以实现共享（可以通过相关的选项进行配置），这也是其最值得称道的地方。这就实现了良好的复用性。对大项目的开发来说，这点无疑至关重要。

（3）开放程度高。“开放”是Android的设计宗旨之一，开发人员可以自己编写程序替代系统中原有的程序，甚至连一些核心功能例如主屏幕或是拨号都可以由第三方开发人员编写程序进行替代。

正因为以上特点，相对于IOS或是塞班操作系统，安卓系统有着许多优势：

（1）市场份额大：超过80%的用户使用安卓系统，与之相比，iOS不到13%； Windows Phone 更是不到4%；

（2）应用程序发展迅速：Android应用商店最大的优势是，不对应用程序进行严格的限制。虽然在这一点上可能安全性不如苹果，但却无疑使应用程序发展迅速。

（3）厂家助力：世界很多智能手机厂家几乎都加入了Android阵营，例如华为等。这些厂家推出了一系列的Android智能机。众所周知，终端越多，市场潜力也就越大。很多厂家参与建立了Android平台技术联盟，这也大大加速了android平台技术的发展。

（4）物美价廉：虽然Android平台的手机价格较苹果来说比较低廉，但是其性能却一点也不低廉。Android平台简单实用，无论是从功能角度还是外观设计的角度来说都是这样。

（5）机型种类多 硬件配置优秀：许多不同的厂商都推出了各自设计的Android智能机，可谓种类繁多，吸引了大量的用户

（6）系统开源 利于创新：苹果的自我封闭性，使其创新必须源自内部。而Android是开源的，允许修改，不需要费尽心思去越狱。这在很大程度上容许厂家根据自己的硬件更改版本，从而能够更好的适应硬件，与之形成良好的结合。

（7）众多的开发者：拥有着国内外最多的开发者，并且具备齐全的本土化软件

（8）便捷开发：Android平台提供给第三方开发商的是一个十分宽松并且自由的环境，这也促成了众多新颖别致的软件的诞生。

除此之外，安卓还具有许多其他方面的优势，例如，安卓具有非常高效的paint机制，使得安卓在界面发生变化时能够只进行局部改变，从而进一步的提高效率。

也正因为如此，早在2013年，百度发布的一份报告中就已经显示中国有2亿多的安卓活跃用户，另一份媒体报道则显示，国内的手机用户中，安卓用户占了差不多三分之二。由此可以看出，安卓的受众是十分广泛的。

可以看到，用安卓系统内置程序监控心电信号不仅在技术角度上来说是可行的，并且拥有非常广阔的市场前景。

综上所述，课题选用了安卓系统作为开发的平台，将在其上开发一款便携式的实时心电监测设备。

1.3本文的研究目的和主要研究内容

上文已经提到，心脏病对人类的威胁正逐步扩大，我们需要采取手段应对这一问题。

很多时候，及时发现病情将患者送医，能够大大降低患者的危险，而这也就需要对患者进行实时监控。心电图常常被用于心脏病检查，而且它也是最直观、临床应用最广的心脏检查技术。考虑到患者不可能常驻医院，而医院的心电设备又过于笨重不便于携带，因此我们希望开发出一种便携式的实时心电监控设备。该设备将以安卓智能手机作为平台。

考虑到手机功能的不断发展，以及手机的广泛普及。研究基于Android智能手机平台的心电监测控制程序无疑是很有必要的。此设备将能够实时获取患者的心电设备，当患者心电数据异常时通知医生，从而大大降低患者面临的危险。考虑到课题的时间限制以及自身技术水平，本文将只考虑软件部分的设计。

综上所述，本课题的主要研究内容为：

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：22954字