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模拟心电图采样数据

news 2025/10/31 18:50:08

定时发送数据：timeIdHeart = startTimer(150)

`startTimer()` 函数：

所属类：QObject（所有 Qt 类的基类，因此所有 Qt 对象都可以使用该方法）。
函数原型：int QObject::startTimer(int interval, Qt::TimerType timerType = Qt::CoarseTimer)。
- interval：定时器触发的时间间隔（单位：毫秒）。
- timerType：定时器精度类型（默认为 Qt::CoarseTimer，表示定时器触发时间允许有 5% 的误差，以优化系统资源）。
返回值：返回一个唯一的整数 ID（即 timeIdHeart），用于标识这个定时器，后续可通过该 ID 停止或区分不同的定时器。

定时器处理函数：

void SerialDialog::timerEvent(QTimerEvent *event)
{if (event->timerId() == timeIdHeart) {// 每 200 毫秒执行一次的代码（心率数据发送逻辑）}else if (event->timerId() == timeIdPressure) {// 其他定时器的处理逻辑}
}

完整的代码如下：

void SerialDialog::timerEvent(QTimerEvent *event)
{if(event->timerId()==timeIdPressure){QByteArray message;unsigned char hp = (unsigned char)(120+rand()%10);unsigned char lp = (unsigned char)(80+rand()%5);unsigned char pulse = (unsigned char)(65+rand()%5);message.append(hp);message.append(lp);message.append(pulse);m_serialport->write(message);}else if(event->timerId()== timeIdHeart){QByteArray msg;QString strnums;int nums[12];for(int i=0;i<12;i++){nums[i]=arrs[index]+(unsigned)rand()%7;strnums.append(QString::number(nums[i])+",");}index++;if(index==LENGTH)index=0;// 修复：添加toUtf8()转换msg.append(strnums.toUtf8());m_serialport->write(msg);}else if(event->timerId()== timeIdBreath){QByteArray message;float num1 = 140+rand()%10*1.2;float num2 = 20 +rand()%5*1.2;QString nums = QString::number(num1,'f',1)+","+ QString::number(num2,'f',1);// 修复：添加toUtf8()转换message.append(nums.toUtf8());m_serialport->write(message);}
}

这段代码是 SerialDialog 类中处理定时器事件的核心函数，负责通过串口周期性发送模拟的生理数据（血压、心率、呼吸）。以下是详细解释：

函数整体功能

timerEvent(QTimerEvent *event) 是 Qt 框架中用于处理定时器事件的虚函数。当通过 startTimer() 启动一个定时器后，Qt 会每隔指定的毫秒数触发一次该函数，并传入对应的定时器事件（包含定时器 ID）。

函数通过判断 event->timerId() 来区分不同的定时器，执行不同的数据发送逻辑：

timeIdPressure：发送血压数据（每 1000ms 一次）
timeIdHeart：发送心率数据（每 200ms 一次）
timeIdBreath：发送呼吸数据（每 1000ms 一次）

血压数据发送逻辑

if(event->timerId() == timeIdPressure)
{QByteArray message;unsigned char hp = (unsigned char)(120 + rand()%10);    // 收缩压 (120-129)unsigned char lp = (unsigned char)(80 + rand()%5);     // 舒张压 (80-84)unsigned char pulse = (unsigned char)(65 + rand()%5);  // 脉搏 (65-69)message.append(hp);message.append(lp);message.append(pulse);m_serialport->write(message);
}

数据格式：3 个无符号字节（8 位整数），依次为收缩压、舒张压、脉搏。
范围：模拟正常血压范围，随机波动以模拟真实测量。
传输方式：二进制格式（非文本），适合高效数据传输。

心率数据发送逻辑

else if(event->timerId() == timeIdHeart)
{QByteArray msg;QString strnums;int nums[12];for(int i=0; i<12; i++){nums[i] = arrs[index] + (unsigned)rand()%7;  // 从预设数组中取数据并添加随机波动strnums.append(QString::number(nums[i]) + ",");  // 转换为字符串，用逗号分隔}index++;if(index == LENGTH)index = 0;  // 数组循环使用msg.append(strnums.toUtf8());  // 转换为UTF-8字节数组m_serialport->write(msg);
}

数据格式：CSV（逗号分隔值）字符串，如 16,12,9,8,6,34,20,22,20,16,12,9,。
数据来源：arrs 数组存储预设的心率波形数据点，通过循环和随机波动模拟真实心率变化。
采样频率：每 200ms 发送 12 个数据点，相当于每秒 60 个点（60Hz 采样率），符合心率监测需求。

呼吸数据发送逻辑

else if(event->timerId() == timeIdBreath)
{QByteArray message;float num1 = 140 + rand()%10 * 1.2;  // 呼吸幅度 (140-151.9)float num2 = 20 + rand()%5 * 1.2;    // 呼吸频率 (20-25.9)QString nums = QString::number(num1, 'f', 1) + "," + QString::number(num2, 'f', 1);message.append(nums.toUtf8());  // 转换为UTF-8字节数组m_serialport->write(message);
}

数据格式：两个浮点数组成的 CSV 字符串，如 145.2,22.8。
含义：
- num1：呼吸幅度（模拟胸腔运动幅度）
- num2：呼吸频率（次 / 分钟）
精度：保留 1 位小数，适合医疗监测场景。

关键技术细节

定时器管理：
- 通过 startTimer(interval) 启动定时器，返回唯一 ID。
- 通过 killTimer(id) 停止定时器（在串口关闭时调用）。
数据传输优化：
- 血压数据用二进制格式（节省带宽，适合嵌入式设备）。
- 心率和呼吸数据用文本格式（可读性好，便于调试和解析）。
随机数生成：
- 使用 rand() 生成随机波动，但需注意：
  - 未调用 srand() 初始化随机种子，导致每次运行的随机序列相同。
  - 建议在程序启动时调用 srand(time(NULL)) 初始化（需包含 <cstdlib> 和 <ctime>）。
线程安全：
- timerEvent() 在主线程执行，与 UI 操作同一线程，避免多线程冲突。
- 串口写操作是同步的，但数据量小，不会阻塞 UI。

总之：

函数通过定时器机制实现了三种生理数据的周期性模拟发送：

血压：每 1 秒发送一次，二进制格式（3 字节）。
心率：每 200 毫秒发送一次，CSV 格式（12 个数据点）。
呼吸：每 1 秒发送一次，CSV 格式（两个浮点数）。

心电图模拟数据详解：

预设波形数组 arrs

int arrs[]={16,12,9,8,6,34,20,22,20,16,12,9,8,9,10,8,6,-1,2,-3,-7,-8 ,-7,-6,7,2,-1,1,9,9,10,8,6,-1,2,-3,-7,-8,-7,-6,-6,7,2,-1,1,9,-7,-8,-7,-6,7,2,-1,1,-1,2,-3,-7,-8 ,8,6,-7,2,-1,1,9,-101,-200,-120,-40,40,120,280,459,670,835,900,835,670,450,340,240,27,18,14,10,6};

数据结构：包含 87 个整数，代表一个完整 ECG 周期的采样点。
特征分析：
- QRS 波群：数组末尾部分（如 900,835,670）是最高幅值区域，对应心室去极化（心脏收缩）。
- 基线与小波动：数组前半部分（如 16,12,9）模拟基线和 P 波、T 波等小幅波动。
单位：数据单位为 微伏（μV），符合 ECG 信号的实际幅度范围。

3. 数据生成与发送逻辑

QByteArray msg;
QString strnums;
int nums[12];
for(int i=0; i<12; i++)
{nums[i] = arrs[index] + (unsigned)rand()%7;  // 从预设数组取数据并添加随机扰动strnums.append(QString::number(nums[i]) + ",");  // 转换为CSV格式
}
index++;
if(index == LENGTH)index = 0;  // 数组循环使用msg.append(strnums.toUtf8());  // 转换为字节数组
m_serialport->write(msg);      // 通过串口发送

关键步骤解析：

数据采样：
- 每次从 arrs 中取出 12 个连续点，组成一组数据。
- index 作为数组索引，每次增加 1，遍历整个 arrs 数组。
- 当 index 达到数组长度（87）时，重置为 0，实现循环采样。
随机扰动：
- (unsigned)rand()%7 生成 0-6 的随机数，添加到原始数据上。
- 目的：模拟测量噪声和生理波动，使数据更接近真实信号。
数据格式：
- 将 12 个整数转换为 CSV 字符串（如 16,12,9,8,6,34,20,22,20,16,12,9,）。
- 通过 toUtf8() 转换为字节数组后通过串口发送。
发送频率：
- 定时器每 200 毫秒 触发一次（startTimer(200)），即每秒发送 5 组数据。
- 每组 12 个点，因此采样率为 60Hz（符合 ECG 监测的基本要求）。

4. 模拟效果分析

波形连续性：
- 每次发送 12 个点，相邻两组数据在 arrs 中是连续的，保证波形平滑。
- 例如：第一组取 arrs[0]~arrs[11]，第二组取 arrs[1]~arrs[12]，依此类推。
心率计算：
- arrs 包含一个完整周期的波形，共 87 个点。
- 每 200ms 发送 12 个点，遍历完整个 arrs 需要 87/12 × 200ms ≈ 1.45秒。
- 因此模拟心率约为 60/1.45 ≈ 41次/分钟（略低于正常范围，可通过调整定时器间隔优化）。