一個(gè)電子血壓計(jì)的開源項(xiàng)目

單片機(jī)的選擇

最開始我們選擇的是ESP8266。ESP8266 HDK (Hardware Development Kits) 包括芯片ESP8266EX、模組 ESP-WROOM-02 和開發(fā)板 ESP-LAUNCHER等。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)在單片機(jī)上搭建一個(gè)網(wǎng)站，可以通過手機(jī)或者電腦進(jìn)行連接，從而獲取患者當(dāng)前以及歷史血壓信息。該單片機(jī)上搭載WIFI模塊，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的搭建從而達(dá)到上述目的。但我們?cè)诤笃诘臏y(cè)試使用過程中發(fā)現(xiàn)，該單片機(jī)的性能稍差，無法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)連入WIFI，而且運(yùn)算速度較慢。我們更換了類似但性能更強(qiáng)的單片機(jī)。所以我們選擇了ESP32。

ESP32可通過 SPI / SDIO 或 I2C / UART 接口提供WIFI和藍(lán)牙功能；具有高水平的低功耗性能，包括精細(xì)分辨時(shí)鐘門控、省電模式和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整等。ESP32 將天線開關(guān)、RF balun、功率放大器、接收低噪聲放大器、濾波器、電源管理模塊等功能集于一體。而且該單片機(jī)社區(qū)龐大，有很多的源碼和技術(shù)支持。我們也最終選擇這款單片機(jī)。

時(shí)鐘信號(hào)的處理

從網(wǎng)絡(luò)獲取時(shí)間

充放氣

我們有兩套放氣裝置，其中一個(gè)是快速放氣閥，處于常閉狀態(tài)，僅在測(cè)量結(jié)束后快速放氣；另一個(gè)是緩慢放氣閥，處于常開狀態(tài)，僅在充氣時(shí)關(guān)閉。

首先是充氣和緩慢放氣。我們首先通過氣泵對(duì)整個(gè)袖帶在內(nèi)的封閉模塊進(jìn)行充氣，同時(shí)通過壓力傳感器對(duì)袖帶內(nèi)氣壓進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)氣壓達(dá)到某個(gè)值之后，關(guān)閉氣泵同時(shí)打開緩慢放氣。（為了方便調(diào)試也為減少被測(cè)對(duì)象的壓力痛苦，我們將閾值調(diào)到160毫米汞柱，通過對(duì)水銀血壓計(jì)的觀察，最大值達(dá)到300毫米汞柱，感覺這種壓強(qiáng)會(huì)死。）在緩慢放氣這個(gè)過程中通過示波法對(duì)血壓進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。

在數(shù)據(jù)足夠計(jì)算血壓之后，開啟快速放氣閥，直至結(jié)束。

血壓的測(cè)量

目前大多數(shù)電子血壓計(jì)都是基于振蕩法原理,即對(duì)動(dòng)脈施加緩慢變化的壓力(此壓力稱之為靜壓)在此過程中,提取由于血管搏動(dòng)而疊加在靜壓之上的微弱的壓力變化信號(hào)。一般情況下這個(gè)脈動(dòng)信號(hào)的外包絡(luò)線類似于拋物線形,如圖1。

包絡(luò)線的峰值位置所對(duì)應(yīng)的靜壓為平均壓,包絡(luò)的峰值乘以特定的比例系數(shù),獲得收縮壓和舒張壓在包絡(luò)線上的特征點(diǎn),這兩個(gè)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)于靜壓變化曲線上的2點(diǎn)之值,即收縮壓和舒張壓。

顯示屏

顯示屏這一部分我們是找外援來做的，其中代碼有些凌亂，很大部分根據(jù)分辨率手調(diào)的，并不能看懂。如果要更換其他分辨率的顯示器的話一定要慎重

遇到的問題

時(shí)鐘問題

首先我們時(shí)鐘芯片選用了DS1302，其中軟件部分嘗試了多個(gè)庫以及相關(guān)代碼，但總體上遇到了如下兩類問題：

我們通過對(duì)輸出端口的修改曾經(jīng)成功顯示時(shí)間，但是在添加其他模塊之后又回滾到如上兩圖的問題。最終我們放棄了時(shí)鐘芯片的安裝調(diào)試，選用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間校準(zhǔn)來完成這一部分的工作。

可能是顯示芯片的問題

調(diào)試代碼：

錯(cuò)誤提醒（紅色部分是打印一半死掉了）：

甚至前一天能跑的代碼都報(bào)錯(cuò)了：

在嘗試一萬次刪代碼之后，依然沒有解決這些報(bào)錯(cuò)的問題。最終的解決辦法就是重構(gòu)。 在重構(gòu)之后依然遇到了這個(gè)問題，發(fā)現(xiàn)問題不是顯示芯片庫的問題，原因在于爆內(nèi)存，將下圖這兩個(gè)定義為宏變量之后問題解決：