Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing – DSP), hay tổng quát hơn là xử lý tín hiệu rời rạc theo thời gian, là lĩnh vực giữ vai trò then chốt trong sự phát triển của các ngành công nghệ cao như viễn thông, đa phương tiện, quân sự và y học. Trong lĩnh vực kỹ thuật y sinh, tín hiệu điện tim (Electrocardiogram – ECG) là một trong những tín hiệu điện sinh học kinh điển và quan trọng nhất, phản ánh các quá trình điện học và cơ học của tim nhằm phục vụ chẩn đoán, điều trị các bệnh lý tim mạch.

Tuy nhiên, tín hiệu ECG thu nhận từ bề mặt cơ thể thường có biên độ rất nhỏ (tính bằng milivolt) và dễ bị suy hao hoặc biến dạng nghiêm trọng bởi nhiều nguồn nhiễu:

  • Nhiễu tần số 50Hz bắt nguồn từ mạng điện công nghiệp xoay chiều (loại nhiễu phổ biến nhất, trực tiếp làm biến dạng phức bộ sóng QRS, đoạn ST và sóng T, dẫn tới nguy cơ chẩn đoán sai lệch trong các bệnh lý nguy hiểm như thiếu máu cục bộ cơ tim hoặc nhồi máu cơ tim cấp).
  • Nhiễu do run cơ của bệnh nhân (dải tần từ 20Hz đến 30Hz).
  • Nhiễu tần số thấp gây trôi đường đẳng điện do nhịp thở.
  • Nhiễu tiếp xúc không tốt giữa điện cực và bề mặt da.

Trước yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao độ trung thực của tín hiệu ECG phục vụ y tế, nhóm tác giả đã lựa chọn đề tài: "Thiết kế, mô phỏng bộ lọc nhiễu tín hiệu điện tim dùng Matlab và chuyển mã VHDL". Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế các cấu trúc bộ lọc số trên phần mềm Matlab, sau đó tự động chuyển đổi sang mã mô tả phần cứng VHDL để kiểm chứng và thực thi trên chip mảng phần tử logic khả trình (FPGA).

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng một bộ lọc số trên nền tảng FPGA để lọc nhiễu tín hiệu ECG nhằm đem lại tín hiệu xác thực hỗ trợ công tác khám chữa bệnh. Trong đó, phần cứng FPGA đảm nhận chức năng thực thi bộ lọc, còn môi trường Matlab đóng vai trò là công cụ mô hình hóa, thiết kế và mô phỏng đánh giá.

Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản phân chia cụ thể thành 8 nội dung:

  1. Nghiên cứu tổng quan về FPGA, ngôn ngữ VHDL, tín hiệu ECG, các bộ lọc thông cao, thông thấp, thông dải.
  2. Nghiên cứu về kit FPGA Altera – DE2-115.
  3. Thiết kế bộ lọc và mô phỏng trên Matlab.
  4. Mô phỏng và thực thi bộ lọc trên kit FPGA Altera – DE2-115.
  5. Chạy thử nghiệm hệ thống.
  6. Chỉnh sửa các lỗi lập trình và lỗi của các thiết bị.
  7. Viết luận văn.
  8. Báo cáo đề tài tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  • Đối tượng nghiên cứu: Bộ lọc số lọc nhiễu cho tín hiệu điện tim ECG (bộ lọc thông thấp, thông cao, thông dải).
  • Phạm vi phần cứng: Kit thí nghiệm FPGA Altera DE2-115 (tích hợp vi mạch Cyclone IV EP4CE115F29C7N).
  • Phạm vi tần số: Khoảng tần số bộ lọc dao động trong dải từ 50Hz đến 120Hz.
  • Thời gian và địa điểm: Đồ án được thực hiện từ ngày 03/10/2018 đến ngày 10/01/2019 tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết y sinh và tín hiệu điện tim

Về mặt sinh lý học, hoạt động bơm máu của tim được điều khiển bởi hệ thống tự kích và dẫn truyền xung điện nội tại:

  • Nút xoang nhĩ (SAN): Đặt ở cơ tâm nhĩ phải, là nút chủ nhịp chính phát xung với tần số khoảng 120 lần/phút.
  • Các đường liên nút: Dẫn truyền xung động từ nút xoang nhĩ đến nút nhĩ thất.
  • Nút nhĩ thất (AVN): Đặt ở bên phải vách liên nhĩ, có chức năng làm chậm trễ dẫn truyền (khoảng 100ms) trước khi truyền xung xuống thất, phát xung nội tại từ 50–60 lần/phút.
  • Bó His và mạng lưới sợi Purkinje: Phân nhánh sang hai tâm thất, phát xung từ 30–40 lần/phút, dẫn truyền xung điện nhanh (với vận tốc cao) giúp khử cực đồng bộ hai thất.

Quá trình điện học trên tạo nên các thành phần dạng sóng đặc trưng trên đường ghi điện tâm đồ:

  • Sóng P: Thể hiện quá trình khử cực của hai tâm nhĩ, kéo dài khoảng 0,05s – 0,1s với biên độ khoảng 0,25mV.
  • Đoạn PR: Tính từ đầu sóng P đến trước phức bộ QRS, phản ánh thời gian khử cực nhĩ và thời gian truyền qua nút AV.
  • Phức bộ QRS: Khử cực hai tâm thất, gồm sóng âm nhỏ Q (khử cực vách liên thất), sóng dương nhọn cao R (khử cực xuyên cơ thất) và sóng âm nhỏ S (khử cực vùng đáy thất); thời gian biến thiên nhanh khoảng 0,07s.
  • Đoạn ST và sóng T: Thể hiện giai đoạn tái cực của tâm thất; sóng T có sườn lên thoai thoải và sườn xuống dốc hơn.
  • Sóng U: Giai đoạn tái cực muộn của cơ tim.

Phổ tần số của tín hiệu điện tim tiêu chuẩn dao động từ 0,05Hz đến 100Hz (trong chẩn đoán bệnh lý thông thường dải phổ chủ yếu từ 0,5Hz đến 80Hz). Độ lớn biến thiên nhịp tim được chia thành các dải: dải cao tần HF (0,15–0,4 Hz), dải thấp tần LF (0,04–0,15 Hz), dải rất thấp VLF (0,003–0,04 Hz) và dải cực thấp ULF (0–0,003 Hz). Ba phương pháp đo tín hiệu nhịp tim được tác giả phân tích là: phương pháp dao động huyết áp (Oscillometric), phương pháp điện cực điện tim đồ (thu nhận điện thế bề mặt da) và phương pháp hấp thụ quang học (dựa trên việc tách thành phần xoay chiều AC và một chiều DC của ánh sáng truyền qua động mạch).

Lý thuyết xử lý tín hiệu số và bộ lọc số

Hệ thống xử lý tín hiệu số hoạt động trên các chuỗi dữ liệu rời rạc $x(n)$ thu được sau ba bước chuyển đổi từ ADC: lấy mẫu, lượng tử hóa và mã hóa. Văn bản phân biệt hai loại hệ thống xử lý số:

  • Hệ thống không đệ quy (FIR - Finite Impulse Response): Đáp ứng xung $h(n)$ có chiều dài hữu hạn $N$, hàm truyền đạt có dạng $H(z) = \sum_{k=0}^{N-1} b_k z^{-k}$, chỉ phụ thuộc vào tác động đầu vào $x(n-k)$, có tính ổn định cao và đáp ứng pha tuyến tính. Cấu trúc phần cứng được biểu diễn dưới dạng chính tắc hoặc chuyển vị thông qua ba phần tử cơ bản: khối cộng, khối nhân với hằng số và khối trễ đơn vị $z^{-1}$.
  • Hệ thống đệ quy (IIR - Infinite Impulse Response): Đáp ứng xung có chiều dài vô hạn, đầu ra $y(n)$ phụ thuộc vào cả tín hiệu đầu vào và các giá trị đầu ra trong quá khứ $y(n-r)$.

Phương pháp nghiên cứu

Đồ án ứng dụng phương pháp thiết kế dựa trên mô hình (Model-Based Design - MBD):

  • Phân tích và mô phỏng phần mềm: Sử dụng phần mềm Matlab (phiên bản R2018a), hộp công cụ thiết kế bộ lọc số FDATool (Filter Design & Analysis Tool) và môi trường mô phỏng Simulink cùng thư viện DSP System Toolbox để xây dựng các bộ lọc FIR thông thấp (LPF), thông cao (HPF), thông dải (BPF).
  • Chuyển mã và tổng hợp phần cứng: Sử dụng công cụ tự động chuyển đổi từ FDATool sang mã nguồn VHDL, nạp vào phần mềm Altera Quartus II để phân tích cú pháp, tổng hợp mạch logic (Analysis & Synthesis) và thiết lập sơ đồ khối chức năng (Block Diagram).
  • Kiểm tra chức năng: Dùng phần mềm ModelSim (version 6) để mô phỏng dạng sóng thời gian thực trước khi tải cấu hình xuống chip FPGA Cyclone IV của hãng Altera.

Thiết kế kỹ thuật và triển khai hệ thống

Môi trường phần mềm và cấu hình phần cứng

Toàn bộ hệ thống kỹ thuật trong đồ án được xây dựng dựa trên sự phối hợp giữa các công cụ phần mềm và phần cứng chuyên dụng:

Phân loại Tên công cụ / Thiết bị Phiên bản / Thông số kỹ thuật trong văn bản Chức năng trong đồ án
Phần mềm Matlab & Simulink Phiên bản R2018a Tính toán thông số, tạo nguồn nhiễu, mô phỏng đáp ứng bộ lọc
Phần mềm FDATool Tích hợp trong DSP System Toolbox Thiết kế tham số bộ lọc số FIR và tự động xuất mã nguồn VHDL
Phần mềm Altera Quartus II Quartus II Soạn thảo, biên dịch, phân tích cú pháp (Analysis & Synthesis) và tạo sơ đồ khối
Phần mềm ModelSim ModelSim version 6 Mô phỏng dạng sóng số, kiểm tra đáp ứng thời gian thực của mã VHDL
Phần cứng Kit Altera DE2-115 Chip FPGA Cyclone IV EP4CE115F29C7N Bo mạch thực thi logic phần cứng của các khối lọc số

Quy trình thiết kế và triển khai

Quy trình thiết kế hệ thống lọc số theo phương pháp MBD bao gồm các bước:

  1. Thiết lập thông số bộ lọc trên FDATool: Lựa chọn cấu trúc bộ lọc đáp ứng xung hữu hạn FIR, cấu hình các dạng lọc (LPF, HPF, BPF) trong dải tần số khảo sát từ 50Hz đến 120Hz nhằm đáp ứng việc loại bỏ nhiễu 50Hz và các dải tần nhiễu ngoại lai.
  2. Xây dựng mô hình kiểm chứng trên Simulink: Tạo lập hệ thống mô phỏng gồm khối phát sóng hình sin (Sine Wave), khối tạo nhiễu ngẫu nhiên (Random Source), khối khuếch đại (Gain), khối cộng tín hiệu (Sum) và màn hình hiển thị dạng sóng (Scope) để trộn các thành phần nhiễu vào tín hiệu điện tim ECG chuẩn.
  3. Sinh mã phần cứng VHDL: Cấu hình công cụ tự động chuyển đổi mã (Generate HDL) từ giao diện FDATool sang các tệp VHDL mô tả cấu trúc thanh ghi, phép nhân và phép cộng của bộ lọc FIR.
  4. Biên dịch và tổng hợp trên Quartus II: Thêm các file mã nguồn VHDL vào project Quartus II, chạy trình biên dịch kiểm tra lỗi phân tích logic (Analysis & Synthesis), tạo biểu tượng khối (Create Symbol Files) và thiết lập sơ đồ khối (Block Diagram/Schematic File).
  5. Mô phỏng chức năng trên ModelSim: Thiết lập project trên ModelSim version 6, biên dịch các tệp thiết kế VHDL và chạy mô phỏng các dạng sóng ngõ vào/ngõ ra để đối chiếu tính chính xác của thuật toán lọc số.
  6. Nạp cấu hình xuống FPGA: Nạp tệp cấu hình phần cứng xuống kit phát triển DE2-115 qua cổng nạp để thực thi trực tiếp trên vi mạch Cyclone IV.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 giới thiệu khái quát về tầm quan trọng của công nghệ xử lý tín hiệu số (DSP) và vi mạch khả trình FPGA. Tác giả nêu bật các ưu điểm vượt trội của FPGA như tính linh động cao, khả năng tái cấu trúc vi mạch toàn cục hoặc cục bộ trong quá trình vận hành, giúp giảm chi phí và rút ngắn thời gian phát triển so với vi mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC). Chương này cũng điểm qua các công trình nghiên cứu trước đây (như thiết kế bộ lọc FIR trên FPGA Xilinx, lọc nhiễu ECG dùng biến đổi Wavelet rời rạc DWT, hoặc dùng vi điều khiển dsPIC30F3012), từ đó xác lập mục tiêu, 8 nội dung nghiên cứu, giới hạn kỹ thuật (dải tần 50–120Hz, kit Altera DE2-115) và bố cục 5 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp toàn bộ nền tảng lý thuyết cho đề tài:

  • Trình bày giải phẫu chức năng tim, các quá trình trao đổi ion $Na^+$, $K^+$ qua màng tế bào, quá trình hình thành các sóng $P, Q, R, S, T, U$, các khái niệm về thời kỳ trơ tuyệt đối (ARP) và trơ tương đối (RRP), trục điện tim (vectơ khử cực trung bình lệch góc $+49^\circ$ đối với nhĩ và $+85^\circ$ đối với thất).
  • Phân tích chi tiết ba phương pháp đo tín hiệu điện tim và các dạng nhiễu thường gặp (nhiễu tiếp xúc, nhiễu run cơ, nhiễu nguồn điện 50Hz).
  • Phân tích toán học về tín hiệu số, hệ thống đệ quy/không đệ quy, hàm truyền đạt $H(z)$, phương trình sai phân và sơ đồ khối bộ lọc FIR dạng chính tắc, dạng chuyển vị.
  • Giới thiệu cấu trúc lệnh cơ bản của Matlab, cách viết Script file và Function file, giao diện đồ họa Simulink, hộp công cụ FDATool, kiến trúc phần cứng FPGA Altera Cyclone IV, cấu trúc tế bào logic SRAM/OTP, phần mềm Quartus II và cú pháp ngôn ngữ VHDL.

Chương 3: Thiết kế và thi công

Chương 3 tập trung vào các bước triển khai kỹ thuật cụ thể:

  • Thiết lập sơ đồ khối hệ thống lọc số theo phương pháp MBD.
  • Tính toán và cấu hình các thông số đáp tuyến biên độ, tần số cắt cho các khối lọc FIR thông thấp, thông cao, thông dải trên giao diện FDATool.
  • Thiết lập các sơ đồ mô phỏng trong Simulink để kiểm tra khả năng lọc tín hiệu ECG trong các trường hợp: lọc nhiễu tần số cố định, lọc nhiễu ngẫu nhiên thông thường và lọc tín hiệu ECG có khối khuếch đại.
  • Thực hiện quy trình chuyển đổi tự động từ thiết kế FDATool sang mã VHDL, tạo sơ đồ kết nối trên Quartus II và cấu hình môi trường mô phỏng trên phần mềm ModelSim version 6.

Chương 4: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá

Chương 4 công bố toàn bộ các dạng sóng thu được qua các giai đoạn thử nghiệm:

  • Kết quả mô phỏng trên Matlab/Simulink đối với bộ lọc thông thấp (4 trường hợp thử nghiệm), bộ lọc thông cao (4 trường hợp thử nghiệm) và bộ lọc thông dải.
  • Kết quả mô phỏng lọc tín hiệu ECG bị tác động bởi nhiễu ngẫu nhiên (chạy thử nghiệm qua 3 lần lọc đối với lọc thông thấp, 2 lần đối với lọc thông cao và 2 lần đối với lọc thông dải).
  • Kết quả dạng sóng số mô phỏng trên ModelSim thể hiện quá trình đáp ứng thời gian thực của mã VHDL.
  • Đưa ra các nhận xét, đánh giá định tính và định lượng về khả năng loại bỏ các gai nhiễu 50Hz, mức độ làm mịn đường cong ECG và độ bảo toàn biên độ của các đỉnh sóng đặc trưng $R$ và phức bộ $QRS$.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 tóm tắt các kết quả đạt được đối chiếu với mục tiêu đặt ra ban đầu, chỉ ra các nội dung chưa thể hoàn thiện trong khuôn khổ thời gian của đồ án tốt nghiệp và đề xuất các giải pháp kỹ thuật mở rộng cho các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Thiết kế hoàn chỉnh các bộ lọc số FIR: Đã tính toán và cấu hình thành công các bộ lọc FIR (thông thấp, thông cao, thông dải) hoạt động trong dải tần số 50Hz đến 120Hz trên công cụ FDATool của Matlab.
  • Mô phỏng thành công trên Simulink: Xây dựng thành công các mô hình kiểm thử mô phỏng xử lý tín hiệu ECG lẫn nhiễu; chứng minh bộ lọc có khả năng triệt tiêu thành phần nhiễu nguồn 50Hz và làm giảm biên độ các thành phần nhiễu ngẫu nhiên, bảo tồn rõ nét các dạng sóng $P, Q, R, S, T$.
  • Tự động hóa chuyển đổi mã phần cứng VHDL: Thực hiện thành công việc xuất mã VHDL từ mô hình toán học trên FDATool, biên dịch thành công không có lỗi cú pháp trên phần mềm Altera Quartus II và tạo được sơ đồ khối chức năng hoàn chỉnh.
  • Kiểm chứng dạng sóng trên ModelSim: Mô phỏng chức năng logic của mã VHDL trên ModelSim version 6, xác nhận tính đồng bộ và độ chính xác của chuỗi dữ liệu đầu ra so với mô hình lý thuyết trên Matlab.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

  • Tích hợp thành công quy trình thiết kế dựa trên mô hình (MBD) từ phần mềm phân tích toán học Matlab trực tiếp sang mã phần cứng VHDL cho kit FPGA của hãng Altera (dòng Cyclone IV DE2-115), thay vì phải viết mã VHDL thủ công từ đầu cho từng phép toán trễ và nhân cộng.
  • So với các nghiên cứu trước sử dụng vi điều khiển (dsPIC30F3012) hoặc chip FPGA của hãng Xilinx, đồ án này cung cấp một tài liệu kỹ thuật thực nghiệm chi tiết về việc kết hợp bộ công cụ Matlab R2018a – Quartus II – ModelSim – Altera DE2-115 trong bài toán xử lý tín hiệu y sinh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nguồn dữ liệu tín hiệu đầu vào: Tín hiệu điện tim ECG được thu thập và tạo lập sẵn trên môi trường Matlab, chưa tích hợp mạch tiền khuếch đại và chuyển đổi ADC thực tế từ cơ thể người theo thời gian thực trực tiếp vào các chân mở rộng (GPIO) của kit DE2-115.
  • Phạm vi tần số cố định: Dải tần số thiết kế của bộ lọc được giới hạn cố định trong khoảng 50Hz – 120Hz, chưa phát triển thành các bộ lọc thích nghi có khả năng tự điều chỉnh thông số khi tần số nhiễu mạng điện hoặc nhiễu sinh học thay đổi linh hoạt.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Thiết kế và thi công mạch phần cứng thu nhận tín hiệu điện tim thực tế (khối điện cực, mạch lọc tương tự, mạch tiền khuếch đại instrumentation amplifier và khối ADC) để cấp nguồn tín hiệu trực tiếp cho kit FPGA DE2-115.
  • Tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phần cứng (các phần tử logic cell, bộ nhân nhúng DSP blocks và bộ nhớ SRAM) trên vi mạch Cyclone IV EP4CE115F29C7N.
  • Nghiên cứu tích hợp các thuật toán xử lý nâng cao như biến đổi Wavelet rời rạc (DWT) hoặc thuật toán lọc thích nghi (LMS/RLS) trên phần cứng FPGA để nâng cao độ chính xác xử lý tín hiệu điện tim.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Truyền thông, Điện tử Y sinh, Kỹ thuật Máy tính và Tự động hóa đang thực hiện các đề tài liên quan đến xử lý tín hiệu số hoặc lập trình vi mạch khả trình.
  • Nội dung tham khảo chuyên sâu:
    • Chương 2: Cung cấp hệ thống lý thuyết chuẩn xác, rõ ràng về cơ chế phát sinh dòng điện sinh học tim, phân tích dạng sóng điện tim và lý thuyết toán học về cấu trúc bộ lọc số FIR dạng chính tắc, dạng chuyển vị.
    • Chương 3: Cung cấp quy trình từng bước áp dụng phương pháp thiết kế MBD, cấu hình FDATool, thao tác xuất mã VHDL và cách liên kết giữa các công cụ phần mềm Quartus II và ModelSim.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài tập trung xử lý loại nhiễu nào chính trên tín hiệu điện tim và tại sao?

Đề tài tập trung giải quyết triệt để loại nhiễu tần số 50Hz từ mạng điện công nghiệp. Lý do là vì mạng điện 50Hz luôn hiện diện ở khắp các bệnh viện, phòng khám và tác động trực tiếp lên thiết bị đo. Tín hiệu điện tim hữu ích nằm ở dải tần số thấp (0,05Hz – 100Hz), nên sóng nhiễu 50Hz dễ dàng gây sai lệch chu kỳ, làm biến dạng phức bộ QRS và sóng T, dẫn tới nguy cơ chẩn đoán sai các bệnh lý tim mạch nguy hiểm như thiếu máu cục bộ cơ tim hay nhồi máu cơ tim cấp.

2. Cấu hình phần cứng và phần mềm cụ thể được sử dụng trong đồ án gồm những gì?

Hệ thống sử dụng phần cứng chính là kit phát triển Altera DE2-115 tích hợp chip FPGA Cyclone IV EP4CE115F29C7N. Về mặt phần mềm, đồ án sử dụng Matlab phiên bản R2018a (cùng các công cụ Simulink, FDATool, DSP System Toolbox), phần mềm tổng hợp mạch logic Altera Quartus II và phần mềm mô phỏng dạng sóng ModelSim version 6.

3. Vì sao tác giả lựa chọn cấu trúc bộ lọc FIR thay vì bộ lọc IIR?

Mặc dù bộ lọc IIR mang tính tổng quát hơn nhờ cấu trúc đệ quy, nhưng bộ lọc số FIR (đáp ứng xung hữu hạn, cấu trúc không đệ quy) được lựa chọn vì có đáp tuyến pha hoàn toàn tuyến tính, không có vòng phản hồi đệ quy nên luôn đảm bảo tính ổn định tuyệt đối. Điều này đặc biệt quan trọng trong xử lý tín hiệu y sinh ECG nhằm tránh làm méo dạng sóng và lệch pha các đỉnh sóng $P, Q, R, S, T$.

4. Quy trình thiết kế bộ lọc theo phương pháp MBD từ Matlab sang FPGA được thực hiện qua các bước nào?

Quy trình MBD gồm các bước: (1) Tính toán và thiết kế đáp tuyến bộ lọc trên công cụ FDATool; (2) Giả lập và mô phỏng tín hiệu ECG kèm nhiễu trên Simulink; (3) Tự động chuyển đổi thiết kế FDATool sang mã phần cứng VHDL; (4) Nhập mã VHDL vào Quartus II để phân tích cú pháp (Analysis & Synthesis) và tạo sơ đồ khối; (5) Mô phỏng kiểm chứng dạng sóng trên ModelSim version 6; (6) Nạp cấu hình xuống chip FPGA Cyclone IV trên kit DE2-115.

5. Dải tần số giới hạn của các bộ lọc được thiết kế trong đồ án là bao nhiêu?

Theo phần giới hạn đề tài ở Chương 1, các bộ lọc thông thấp (LPF), thông cao (HPF) và thông dải (BPF) trong đồ án được thiết kế với dải tần số hoạt động dao động trong khoảng từ 50Hz đến 120Hz.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả Trần Thanh Lâm và Trần Phan Ái Mỹ đã giải quyết thành công bài toán thiết kế, mô phỏng và chuyển đổi phần cứng bộ lọc số FIR nhằm triệt tiêu nhiễu tần số 50Hz và nhiễu ngẫu nhiên trên tín hiệu điện tim ECG. Bằng việc kết hợp hiệu quả giữa phương pháp thiết kế dựa trên mô hình (MBD) trong Matlab/Simulink và công nghệ vi mạch khả trình FPGA Altera Cyclone IV (DE2-115), nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của quy trình tự động hóa chuyển đổi từ mô hình toán học sang mã phần cứng VHDL. Công trình cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị cao về mặt phương pháp luận và kỹ thuật thực nghiệm cho các ứng dụng xử lý tín hiệu y sinh trên phần cứng số.