引言

　　水銀血壓計存在一些固有的缺點：一是放氣的快慢對讀數(shù)有直接影響，國際標(biāo)準(zhǔn)放氣速度為每秒3～5mmHg，而不同的醫(yī)生放氣有快有慢，會影響測量的準(zhǔn)確度;二是這種方法以人的視覺、聽覺和協(xié)調(diào)程度為主要依據(jù)，很難標(biāo)準(zhǔn)化。為此，本設(shè)計從血壓的檢測方法著手，采用日本松下公司高速、低功耗的MN101EF32D單片機(jī)，作為血壓計測量、控制、數(shù)據(jù)讀寫、數(shù)據(jù)顯示的核心，可準(zhǔn)確地采用示波法(振蕩法)測量血壓。

　　工作原理

　　示波法(振蕩法)是根據(jù)袖帶在減壓過程中，其壓力振蕩波的振幅變化包絡(luò)線來判定血壓的。目前比較一致的看法是當(dāng)袖帶壓力振蕩波的振幅最大時，袖帶的壓力就是動脈的平均壓。動脈的收縮壓對應(yīng)于振幅包絡(luò)線的第一個拐點，舒張壓對應(yīng)于包絡(luò)線的第二個拐點。

　　硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)基本工作原理如圖1所示。壓力傳感器輸出的電壓信號首先通過低通濾波器濾波，之后由運(yùn)放電路將信號轉(zhuǎn)化為適合單片機(jī)的輸入信號，最后將模擬的采樣信號經(jīng)過MN101EF32D單片機(jī)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后分析，計算出人體血壓的兩個關(guān)鍵指標(biāo)"舒張壓"和"收縮壓"，之后單片機(jī)立即將數(shù)據(jù)存儲到外部存儲器中，并將這些重要數(shù)據(jù)顯示在LCD上。

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　　傳感器介紹及其外圍電路的設(shè)計

　　該血壓計使用的傳感器為MPS-3100-006G壓阻式壓力傳感器，是由四個等值電阻組成的惠式電橋，其輸出電壓和輸入壓力成正比，理想狀態(tài)下當(dāng)壓力輸入時，電阻值就跟著改變，但實際上溫度的改變也會影響其阻值輸出結(jié)果。另外，由于晶體和電路設(shè)計制作的誤差，加上封裝過程等方面的影響，零點偏移不是零。所以必須由外加元件來進(jìn)行個別溫度補(bǔ)償電路校正。其重要指標(biāo)如下：

　　a、傳感器測定范圍：5.8~15 PSIG

　　b、操作溫度范圍：?40~85 ℃

　　c、驅(qū)動電流：1.5~3mA

　　d、驅(qū)動電壓：5~15V

　　e、零點漂移：?25~25mV

　　f、電阻溫度系數(shù)為：0.2%/℃

　　因為血壓信號取自手臂，測量的信號容易受袖帶的位置、手臂的挪動而帶來的干擾。根據(jù)這些專業(yè)特點，要求系統(tǒng)具備高輸入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪聲以及低漂移等特征。如圖2所示，圖中的T1即為MPS-3100-006G壓阻式壓力傳感器。整個電路首先將壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后進(jìn)行放大濾波。圖中U1、U2為有源運(yùn)放LM324，它的輸入阻抗很高。壓力傳感器的信號通過放大后，并通過調(diào)節(jié)VR1的大小來改變運(yùn)放的閉環(huán)增益，以調(diào)節(jié)為適應(yīng)于A/D的電壓輸入范圍。U1運(yùn)放回路用來測量袖帶中的壓力，測量的數(shù)據(jù)用來供MCU分析并控制對袖帶充氣和放氣的速度。另外U2運(yùn)放回路是將通過C11電容隔直的交流信號放大，此回路測量的是人體的脈搏波。兩個回路的采集數(shù)據(jù)構(gòu)成了血壓計各個指標(biāo)的重要計算參數(shù)。

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