基于DDS算法的连续可变心电信号发生器设计

本文主要探讨了基于DDS（Direct Digital Frequency Synthesis）算法的12导联心电信号发生器的设计。心电信号发生器对于智能心电仪器的研发至关重要，特别是实现心率的连续可变性是一个挑战。作者提出了利用DDS算法来生成这种变化的心电信号，这是一种数字信号处理技术，可以直接从数字形式产生连续可调的信号。 首先，文章强调了软件实现DDS算法在心电信号生成中的可行性。由于心电信号通常具有特定的频率范围，例如基本的心率通常在0.5到150次/分钟之间，作者给出了相应的算法基本参数设置，这些参数包括采样率、分辨率和频率控制精度，以确保信号的精确模拟。 接着，作者介绍了如何根据DDS算法的思想来调整查找表（LUT，Look-up Table）的长度，LUT在DDS中存储了预计算的相位值，通过查找表，可以快速得到与输入频率对应的相位角，从而实现频率的无缝转换。长度调整方法考虑了信号质量和性能的平衡，确保了系统的高效性和稳定性。 文章还深入分析了这种方法可能导致的主要误差来源，如量化误差、有限精度运算和系统时序误差。通过理论推导，作者计算出系统误差的最大值为26×10^-6，这表明了设计的严谨性和准确性。 最后，实验结果验证了提出的基于DDS算法的心电信号发生器设计的有效性和实用性，它不仅能在嵌入式实时操作系统（如ARM的uC/OS-II）上稳定运行，而且理论上和实际上都达到了预期效果。这项工作对于推动心电信号生成技术的发展以及智能心电设备的研发具有重要意义，同时也为其他领域的频率可调信号发生器设计提供了有价值的参考。关键词包括DDS算法、心电信号发生器、嵌入式实时操作系统、ARM以及心电图（ECG）等相关领域。