【正文】 線，平整地將袖帶置于上臂中部，距肘窩下緣23cm。需密切觀察血壓者應做到四定：定時間、定部位、定體位、定血壓計，有助于測定血壓的準確性和對照的可比性。為偏癱、肢體外傷或手術(shù)的患者測血壓應測健測肢體。排除影響血壓的外界因素 袖帶過寬、過窄；袖帶纏得過緊、過松；肢體位置過高、過低等因素對血壓值的影響。 袖帶寬度要合適，袖帶太窄，須加大力量才能阻斷動脈血流，測得數(shù)值偏高；袖帶太寬，大段血管受阻，測得數(shù)值偏低。肱動脈位置高于心臟水平，測得血壓值偏低；低于心臟水平，測得血壓值偏高。 袖帶過松，橡膠帶呈氣球狀，有效測量面積變窄，使血壓測量值偏高；袖帶過緊，使血管在未注氣時已受壓，使血壓測量值偏低。發(fā)現(xiàn)血壓聽不清或異常，應重復測量；應將袖帶內(nèi)氣體驅(qū)盡，稍等片刻再復測，連續(xù)測2~3次，取其最低值。 第2章 總體設(shè)計方案 總體設(shè)計目的本設(shè)計要求設(shè)計基于單片機的電子血壓計，運用單片機原理，結(jié)合傳感器電路，設(shè)計一個電子血壓計并且具有測量體溫功能?？梢酝ㄟ^切換系統(tǒng)來實現(xiàn)血壓和體溫的精確測量，測量結(jié)果將用數(shù)碼管顯示出來，要求設(shè)計仿真電路圖，編寫程序。實際性能滿足要求，可演示測量效果，記錄結(jié)果。該電子血壓計使用血壓觸感器進行血壓數(shù)據(jù)收集，再通過放大電路將采集的模擬信號進行放大，使其轉(zhuǎn)化為單片機可以接收的電壓值，主控器內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，最后在數(shù)碼管上顯示出血壓值。這樣就完成了血壓的測量。也可以把收集到的體溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在顯示電路上得到數(shù)據(jù)。這種血壓計操作簡單，非醫(yī)護人員也可以使用。而且它能更精確的測量出血壓值和體溫值，減少了誤差的存在。這種血壓計是將傳感技術(shù)與單片機有機結(jié)合而成的，它的結(jié)構(gòu)應該保證完成三項基本流程：感應血流的壓力，并能夠?qū)⑿盘栟D(zhuǎn)變成壓電信號；利用單片機技術(shù)判斷高壓與低圧；在屏幕上顯示測量結(jié)果。對于傳感器的要求是：高性能低成本的，靈敏度要高，測量范圍倒不需要很大。能根據(jù)血壓變動及時抓住高、低壓體積小，集成度高，抗干擾能力強，可靠性高，價格低，程序簡單，運用靈活，易于實現(xiàn)產(chǎn)品化的單片機；使用具有顯示清晰，亮度高，壽命長等優(yōu)點的顯示器。 水銀血壓計能直接測得血壓值，較為直觀，準確性和可靠性很好，價格低廉，其缺點是較重，攜帶不方便，且需要用聽診器不是專業(yè)的醫(yī)護人員無法使用，彈簧式血壓計有以下優(yōu)點，攜帶方便，操作簡單，但是準確度不高，維修起來很不方便，刻度數(shù)值較小，需要聽診器聽力視力不好的老人使用起來比較困難，而我們將要開發(fā)的電子血壓計克服了以上血壓計的缺點，方便易學，能自動顯示血壓測量值，可以提供脈搏讀數(shù)，更為方便的監(jiān)測血壓變化，隨著科技的發(fā)展，降低了血壓計的生產(chǎn)成本，未來將會有很大的發(fā)展空間。 實現(xiàn)原理的概述本設(shè)計是通過電子設(shè)備來進行血壓測量和體溫測量，分析血壓數(shù)據(jù)，從而得出各種科學準確的數(shù)據(jù)，其實質(zhì)是對脈搏的測量，因此對于脈搏信號的提取成為設(shè)計成功的前提，首先要進行的是對微弱脈搏波進行信號采集的硬件電路圖的設(shè)計，然后根據(jù)示波器法進行相關(guān)的算法研究和驗證。同時還可以通過傳感器采集體溫信號，實現(xiàn)體溫數(shù)據(jù)在顯示器上顯示。 血壓值采集方面采用專用血壓傳感器，并通過三運放儀用放大電路放大，整11 第2章 總體設(shè)計方案形，使用三運放儀用放大電路是因為其它簡單且穩(wěn)定，可以完成模擬信號的處理工作，并將處理結(jié)果送到主控器進行數(shù)據(jù)處理，利用自內(nèi)部自帶的A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器將返回的電壓值轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。因為傳統(tǒng)聽診器和水銀血壓測量儀的測量過程是通過判斷是否聽到脈搏聲來判斷收縮壓及舒張壓的。充氣過程中，從無聲到有聲過度點是舒張壓，即低壓，從有聲到無聲則是收縮壓，即高壓。放氣過程剛好相反。而有聲的過程伴隨著就是血壓的跳動，主控器巧妙地利用這一特點進行血壓的測量。因為血壓在充氣過程血壓變化大且不規(guī)律，本設(shè)計則讓血壓先達到一個固定的血壓值，利用放氣過程血壓穩(wěn)定下降，測出收縮壓和舒張壓，并通過數(shù)碼管顯示出來。通過打氣囊向袖帶打氣，當氣壓到達氣壓峰值的時候停止打氣，這時候開始緩慢放氣，在氣壓下降過程中，會在某一時刻第一次出現(xiàn)氣壓的小的回升，而這正是對應著傳統(tǒng)的水銀血壓計當中第一聲聽到脈搏聲，也就是收縮壓。繼續(xù)放氣，氣壓繼續(xù)下降，這過程會有好幾次氣壓的回升，每次都對應著傳統(tǒng)測量過程的脈搏聲跳動時刻。當最后一次有著氣壓的回升時，也就是傳統(tǒng)中氣壓從有到無那一點，即我們所要的舒張壓。 系統(tǒng)組成框圖本設(shè)計是基于AT89S52單片機的設(shè)計，具體裝置方案如下圖21所示：模數(shù)轉(zhuǎn)換器 濾 波 電 路 放 大 電 路報警裝置AT89S52傳感 電 路 顯示電路按鍵電路圖21 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 血液在動脈血管中的壓力隨著心臟的收縮、舒張而不斷變化，而人的心臟的收縮頻率即心率比較低，一般在30~300bpm，由此血壓脈動信號是相對而言還是屬于一種緩慢變化的信號，我的設(shè)計是采用外接式的結(jié)構(gòu)，以AT89S52單片機為核心，由其內(nèi)部自帶的10位8通道A/D轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成的采樣模塊，該模塊的采樣數(shù)據(jù)由單片機串口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到上位機的串口COMI或COMZ，形成種連續(xù)數(shù)據(jù)采集串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?系統(tǒng)組成部分電子血壓計由傳感器、運算放大電路、濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、按鍵電路、報警電路和單片機組成，傳感器能夠完成對血壓信號和體溫信號的采集，運算放大電路對采集來的血壓信號和體溫信號進行預處理得到所需數(shù)據(jù)，A/D轉(zhuǎn)換電路對信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，單片機作為電子血壓計和測溫計的控制中心，完成對信號的儲存，并通過計算得到數(shù)據(jù)進行外圍電路的控制，進行血壓數(shù)據(jù)和體溫數(shù)據(jù)的顯示，整個系統(tǒng)是由以下幾個模塊組成。 信號采集部分信號采集部分主要包括一個傳感器、放大器、帶通濾波器與低通濾波器，主要完成軸帶壓力、脈搏信號、體溫信號的檢測，濾波器將這信號分開，分別送入轉(zhuǎn)換器的不同通道，在轉(zhuǎn)換器中進行信號處理。 模數(shù)轉(zhuǎn)化部分本部分設(shè)計單片機為核心器件，內(nèi)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行連接，它是一種8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有8通道多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以直接對8路電壓模擬量進行轉(zhuǎn)換,精度速度適中。每采集一次可需要100微秒，采用中斷方式讀入結(jié)果,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后會自動產(chǎn)生信號，將其與中央控制單元的外部中斷相接，便可采集到數(shù)據(jù)。由于需要對袖帶壓力信號和脈動壓力信號的處理，選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片至少滿足兩通道同時輸入，由于8位的分辨率能滿足測量的精度要求，并且8位的數(shù)據(jù)正好是一個字節(jié)處理起來很方便，因此本次設(shè)計采用的ADC0809是逐次比較式轉(zhuǎn)換器，ADC是一種逐次比較式8位模擬輸入，8位數(shù)字輸出的A/D轉(zhuǎn)換器，它的性能比較好，價格比較便宜，購買也很方便,并且可以對信號進行轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換工作過程：首先用指令選擇其中一個模擬輸入通道，當執(zhí)行時，便會產(chǎn)生脈沖給開始引腳，開始對選中通道轉(zhuǎn)換。當轉(zhuǎn)換結(jié)束后便會發(fā)出結(jié)束信號，該信號可以作為中斷申請信號，當讀允許信號讀到EOC端有高電平，則可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，利用該通道轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到累加器A中。 中央處理單元中央處理單元是整個設(shè)計內(nèi)容的核心部分，主要組成為單片機AT89S52，其主要作用是：通過串口接收單片機給出的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以及控制命令，并向單片機傳輸測量數(shù)據(jù)，其中包括計算收縮壓、舒張壓、體溫以及對模數(shù)轉(zhuǎn)換信號控制，測量過程中各種算法的實現(xiàn)，同時控制報警裝置。如圖22所示： 圖22 AT89S52結(jié)構(gòu)示意圖AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8 個TTL 邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外， （）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（）。P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2口送出高八位地址。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻。P3口如下表21所示：表21 引腳含義引腳第2功能RXD（串行口輸入端0）TXD（串行口輸出端）INT0（部中斷0請求輸入端，低電平有效）INT1（中斷1請求輸入端，低電平有效）T0（時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖端）T1（時器/計數(shù)器1數(shù)脈沖端）WR（部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效）RD（部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效）RST：復位輸入晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，ALE脈沖將會跳過。PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應該接VCC。在flash 編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 顯示模塊顯示模塊是由八段數(shù)碼管組成，LED顯示具有豐富多樣性、靈活性、電路簡第2章 總體設(shè)計方案單、易于控制而且功耗小，對于信息量多的系統(tǒng)，是比較適合的，LED液晶顯示模塊采用LED1602型號，具有很低的功耗。通過編程實現(xiàn)總動關(guān)閉屏幕能夠更有效地降低功耗。LED1602分兩行顯示，每行可現(xiàn)實多達16個字符，其內(nèi)部的字符發(fā)生器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，通過內(nèi)部指令可實現(xiàn)對其顯示多樣的控制。如圖23所示： 圖23 八段數(shù)碼管LED數(shù)碼管由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出數(shù)字，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個AT89S52單片機可用的I/O端口才32個，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。動態(tài)顯示：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a, b, c, d, e, f, g, dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。 測量設(shè)計 血壓測量設(shè)計本次設(shè)計當中，蜂鳴器報警系統(tǒng)起到一個很重要的角色，它是作為人機互動的一個橋梁，是向使用者傳遞電子血壓計內(nèi)部的信息，從而指導使用者的正確使用及當前的操作動作，數(shù)碼管顯示模塊是一種簡單而經(jīng)濟的人機交互途徑，通過數(shù)碼管的顯示模塊，我們能夠直觀地看到血壓測量結(jié)果。其具體的流程圖設(shè)計如圖24所示： 開 始輸入設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)處理顯示結(jié)果結(jié)束否 N Y 結(jié) 束