1、电子血压计工作原理和设计2008-07-17 17:26:05 来源: 作者: 【大 中 小】 浏览:1253 次 评论:3 条 系统框图如图 1 所示。系统由恒流源、压力传感器、放大电路、带通滤波、二次放大、血压脉冲触发、液晶驱动器、键盘语音电路和单片机组成。 图 1 电子血压计原理图单片机主要原理为：输出控制气泵充气漏气调整袖带内气压；一路 ADC 采样袖带内气压直流分量以便取得收缩压和舒张压；一路 ADC 采样袖带内气压交流分量经分析计算后确定收缩压和舒张压的瞬态时间位置【得到具体血压数值】；接收血压脉冲信号触发 ADC 工作；将计算出的收缩压和舒张压结果输出至 LCD 显示并进行数值的
2、语音提示。硬件设计1 MSP430FF449D 单片机主控电路本系统主控电路如图 2 所示，主要由 MSP430F449 芯片、JTAG 接口电路、时钟发生电路、时钟输出电路、复位电路、PWM 波输出电路、供电电路等组成。其中 JTAG 用于下载和调试程序【不懂】，PWM 波输出电路用于控制气泵【控制袖带内气压】。当测量血压时，先充气至 200mmHg 高，再慢慢以每秒约下降 5mmHg 的速度放气。实现自动测量血压。【每二十分钟重复一次，二十四小时全程监控】图 2 电子血压计主控电路2 血压传感电路如图 3 所示，本电路采用 BP01 型压力传感器和运放 MAX4472。BP01 型压力传感
3、器是为检测血压而专门设计的，主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装，具有高线性、低噪声和外界应力小的特点；采用内部标定和温度补偿方式，提高了测量精度、稳定性和重复性，在全量程范围内，精度为1%、零点失调不大于300V。MAX4472 是 MAXIM 公司的一款集成了四个运算放大器的低功耗放大芯片。本系统中内部集成运放 A 接恒流源，为压力传感器提供恒定的电流，运放 B 和运放 C，运放 D 组成差分输入、单端输出放大电路，直接输入 ADC0 监视血压直流分量。图 3 血压传感电路3 滤波和放大电路【不太懂】【现在想自制一种滤波装置，利用术上的电路应该是运放滤波器】图 4
4、 滤波和放大电路【根据我们的想法自己制作一种放大电路和滤波电路】滤波器过滤掉电路中的直流成分和电源以及皮肤与袖带摩擦造成的高频噪声和干扰扰，得到叫纯净的电路信号，然后经放大器进行放大，4 日历时钟和存储电路【日历时钟的具体作用要和普通的手表一致，显示具体时间，存储的话类似于手机 SIM 卡式的存储方式】图 5 日历时钟和存储电路原理图5 键盘和显示电路如图 6 所示，由键盘电路和液晶显示电路两部分组成。液晶显示电路采用ZJM12864BSBD，这是一款低功耗的点阵图形式 LCD，显示格式为 128 点(列)64点(行)，具有多功能指令，很容易与 MPU 相连。其中键盘电路采用独立式按键，有 7
5、 个按键，分别为【十个数字键】、mmHg/kPa 转换、显示【在一般状态下，并不显示出数据曲线，按键后在特定区域显示所得数据】、设置、上翻、下翻、删除【只限于对日期的改变】。可以进行【时间日期】的设置，进行报警参数的设置，【但是单对于装置本身而言无法进行对数据的删除工作，该工作只能在电脑上完成】。LCD 可以显示收缩压，舒张压，当前的时间和日历；在查询状态时可以实现以往测量血压的日期、时间、测量值，同时可以通过软件编程实现历史数据的图形化显示（例如画出血压波动曲线），方便直观。【非常好】图 6 键盘和显示电路6 语音报压和报警电路本电路如图 7 所示，主要由集成语音芯片 ISD2560 组成。
6、ISD2560 是Winbond 公司生产的一款具有较强功能的语音录放芯片，是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为 60s，可重复录放 10 万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，能够非常真实、自然地再现语音。通过事先录制好的声音，实现血压测量值的自动声音提示，如果血压高出正常血压的上下限值，还会发挥报警，提醒使用者就医。【具体做法：经过一段时间（大概为正常人的一个月）的精确测量，在电脑上处理数据，得到血压的正常范围，将其上下限设置为报警范围，时时监控佩戴者的血压值，如果血压超出正常范围，则开始计时，将日期时间等数据都要记录下来，如果超出正常范围的时间超出五分钟，则开始报警提醒，提示
7、内容为：尊敬的用户您好，此时您的血压偏高【低】，建议您立即进行电压测量，并服用相应的药物！】图 7 语音报血压，报警电路4 结语【在整个过程使用到了多种传感器，具体作用描述：将手表装测量装置佩戴在正常人的手腕部，首先对于本人的血压进行初测量，时间大概一个月，在电脑上处理数据，得到血压的正常范围，将其上下限设置为报警范围，时时监控佩戴者的血压值，如果血压超出正常范围，则开始计时，将日期时间等数据都要记录下来，如果超出正常范围的时间超出五分钟，则开始报警提醒，报警法一：语音提示，提示内容为：尊敬的用户您好，此时您的血压偏高【低】，建议您立即进行电压测量，并服用相应的药物！法二，与本人手机相连，当手
8、机接受到来自装置的无线信号后，想自己发送一条短信，内容为：尊敬的用户您好，此时您的血压偏高【低】，建议您立即进行电压测量，并服用相应的药物！】BP01 型压力传感器及其在便携式电子血压计中的应用介绍了德利康公司的 BP01 型压力传感器的主要性能和参数给出了一个用BP01 作传感器组成的便携式电子血压计的实际电路,并对该应用电路的工作原理进行了说明,同时给出了该便携式电子血压计电路的设计和调试方法。关键词：压力传感器;便携式电子血压计;BP01 1 概述BP01 型压力传感器是为监测血压而专门设计的,主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装,具有高线性、低噪声和外界应力小
9、的特点;采用内部标定和温度补偿方式,从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性,在全量程范围内,精度为1,零点失调不大于300V。2 BP01 的主要性能参数BP01 的内部等效电路和外形封装如图 1 所示;表 1 所列为 BP01 在电源电压Vs 为 50V、环境温度 TA为 25时的主要性能参数。BP01 的极限参数如下： 最大工作电压：20VDC;最大耐压：1500 mmHg;工作温度范围：070;引脚焊接温度（最大值）：250（24 秒）。3 基于 BP01 的电子血压计31 工作原理用 BP01 构成的便携式电子血压计的原理电路如图 2 所示,它由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电
10、路（A3A6）、显示电路（A7）和压力传感器（BP01）组成,该血压计的血压测量范围为 0200mmHg,分辨率为 01mmHg,工作电源为一节 9V 迭层电池。现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下：a偏置电源电路 电源电路由带有内置参考电压的双运放 LM10 组成,A1 构成同相放大器,A2构成跟随器,它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器 BP01 的偏置电压 Vs,其 Vs 的值由下式决定：VsVref（1R 2R 3） 式中：Vref 为 LM10 的内置参考电压。其值为 200mV,将此值连同电路中的 R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压 Vs 的值为 5V。b前置处理电路 前置处理电路由 A3A6 四个运算放大器组成,其中 A3 构成失调偏置电路以对电路失调进行补偿;A5 构成跟随器,用于对压力传感器 BP01 的输出信号进行隔离缓冲;A4、A6 构成放大电路,其增益 AV由下式决定：
