【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計基于單片機的便攜式電子血壓計設(shè)計與仿真 2獨 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，設(shè)計中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻均已在設(shè)計中作了明確的說明并表示了謝意。簽名： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　 日授 權(quán) 聲 明本人完全了解許昌學院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)設(shè)計的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)設(shè)計被查閱和借閱。本人授權(quán)許昌學院可以將畢業(yè)設(shè)計的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編設(shè)計。本人設(shè)計中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為（如沒有，請?zhí)顚憽盁o”）： 簽名： 　　　　 年　　 月　　 日 指導(dǎo)教師簽名： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 年　　 月　 　日摘 要本設(shè)計在充分研究國外已有產(chǎn)品或設(shè)計構(gòu)思的基礎(chǔ)上，以示波法作為血壓測量的方法，設(shè)計出了基于此方法的電子血壓計的軟硬件設(shè)計。該電子血壓計可以自動對人體血壓進行簡單的測量，并在血壓超出正常值時，發(fā)出報警以引起患者的注意。本設(shè)計以單片機AT89C51作為電子血壓計的核心，利用BP01型壓力傳感器將血液對血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為電信號，并將其送入A/D轉(zhuǎn)換模塊將血壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后在單片機的控制下進行顯示、存儲、傳輸?shù)忍幚?。關(guān)鍵詞：AT89C51；示波法；數(shù)模轉(zhuǎn)換ABSTRACTThe full study design based on the idea of introducing a variety of advanced signal processing technology and intelligent technology from foreign design, oscillometric method is the primary method of this design, this paper based on this method to achieve hardware and software design process of the electronic blood pressure monitor, also highlighted the MCU and its peripheral chips in the circuit design. The electronic blood pressure monitor automatically to the human body can be a simple measurement of blood pressure, and when blood pressure excesses normal standard, the alarm will attract the attention of patients. This article use MCUAT89C51as the blood pressure monitor 39。s kernel, the pressure that the blood exerts against the walls of the blood oppress vein is translated to electric signal by making use of the BP01 type pressure sensor to blood vessel. It is transformed digital signal through the A/D translation model. Then the single chip processes these digital signals such as display, saving, transmitting.Key words:AT89C51。 Oscillometric Method。A/D Convert目 錄1 緒論 1 血壓計發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀 1 血壓的幾種測量方法 1 電子血壓計設(shè)計的任務(wù) 42 總體方案 4 血壓測量原理 4 系統(tǒng)總體方案概述 6 系統(tǒng)組成部分 6 系統(tǒng)組成部分框圖 7 電子血壓計的技術(shù)指標 83 系統(tǒng)硬件設(shè)計 8 壓力傳感器及血壓信號的采集 8 信號預(yù)處理電路設(shè)計 10 前置放大器 10 袖帶壓力信號處理 12 脈搏波信號的處理 14 信號預(yù)處理總體電路圖 16 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 17 ADC0809的基本用法 17 ADC0809與單片機的連接 18 數(shù)據(jù)顯示 19 氣泵控制和血壓報警電路的設(shè)計 204 系統(tǒng)軟件設(shè)計 21 收縮壓和舒張壓的確定算法 21 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計 23 系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計 24 血壓信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換 24 收縮壓與舒張壓的計算 255 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 25 結(jié) 論 30參考文獻 31附 錄 32致 謝 40 44 1 緒論 血壓計發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀自1862年生理學家WHarrey創(chuàng)立了循環(huán)理論之后的幾百年來，人們一直在尋找一種既方便可行又準確可靠的血壓測量方法，但迄今為止，各種方法各有缺陷，均不盡人意。1773年英國牧師SHales在馬身上測到了血壓，而人體動脈血壓的直接測量從1856年才被臨床接受。人體血壓的無創(chuàng)測量始于1875年，到1896年RivaRocci發(fā)明了氣袖式血壓計和1905年Korotkoff發(fā)明了柯氏音法之后，血壓測量才在臨床上得到了廣泛的接受和應(yīng)用。在柯氏音法的應(yīng)用歷史過程中，人們很早就發(fā)現(xiàn)血壓測量時氣袖中的壓力除隨放氣而下降外還存在一個震蕩，我們現(xiàn)在稱其為脈搏波，這個震蕩的幅度有一定的規(guī)律性。1890年Roy和Adami提出這個震蕩開始時對應(yīng)的氣袖壓力是收縮壓，當震蕩達到最大時對應(yīng)的氣袖壓力是舒張壓。1897年Hill和Barnard提出當震蕩幅度達到最大時，對應(yīng)的氣袖壓力是平均壓。1903年Brlange認為氣袖放氣過程中震蕩振幅突然增加時的氣袖壓力對應(yīng)的是收縮壓，而振幅最大后的最低點則對應(yīng)了舒張壓，1969年P(guān)osey和1977年Geddes通過測振法和直接法的對照，證實當脈搏波振幅達到最大時，氣袖壓力與動脈平均壓密切相關(guān)，這一結(jié)論通過動物實驗得出，認為最大振動波所對應(yīng)的動脈外最小阻斷壓力可反映動脈平均壓。這一結(jié)論已從對測量物理過程的分析及與有創(chuàng)方法的對比試驗中得到了證實。由于技術(shù)條件的限制，早期的研究僅限于實驗室，而隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，以之為基礎(chǔ)的生物醫(yī)學電子技術(shù)作為一門新興學科也得到了空前的發(fā)展，在此背景下，集成微處理器和集成壓力傳感器相繼出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，使得測振法逐漸在無創(chuàng)血壓儀中得到了具體實現(xiàn)，測振法也更名為示波法。 血壓的幾種測量方法臨床上根據(jù)對人體血壓測量方法的不同可將血壓測量技術(shù)分為直接測量(又稱為血壓有創(chuàng)測量)和間接測量(也稱為血壓無創(chuàng)測量)。1 直接測量(有創(chuàng)法)血壓的直接測量是一種有創(chuàng)的測量方法。它需要將管道直接插入生物體的血管內(nèi)來直接測量血壓，它可以連續(xù)的測量血壓波形的變化并進行監(jiān)護。其測壓裝置依據(jù)傳感器元件所安放的位置一般可分為兩類。一類是把血管內(nèi)的血壓經(jīng)過一段充滿液體的導(dǎo)管傳遞到體外的壓力傳感器，即液體耦合法；另一類是把傳感器安裝在導(dǎo)管的頂端，直接插入到血管中，從而去掉了耦合液體，這種裝置稱為血管內(nèi)壓力傳感器。臨床上目前常用的是液體耦合測壓法。液體耦合法測量血壓將導(dǎo)管的一端插入到體內(nèi)的血管中，另一端與壓力傳感器相連。導(dǎo)管內(nèi)一般注滿生理鹽水。血壓通過導(dǎo)管內(nèi)液體的耦合傳導(dǎo)給傳感器的膜片，液壓的變化可造成膜片中心的彈性位移，由傳感器把壓力信號轉(zhuǎn)變成電信號送入血壓監(jiān)護儀進行處理和顯示。測壓導(dǎo)管和壓力傳感器之間通常由一個三通接頭連接，它既可以起到開通或關(guān)閉導(dǎo)管的作用，也可以作注射藥物或與其他導(dǎo)管相聯(lián)用。2 間接測量(無創(chuàng)法)（1）人工柯氏音法蘇聯(lián)科學家Korotkoff最早采用人工柯氏音法，通過袖帶加氣壓擠血管，使血流完全堵斷，這時用聽診器聽血管的波動聲是沒有的，然后慢慢放氣至聽到脈搏聲，此時認為是高壓即收縮壓(如圖11的P1點)。繼續(xù)放氣通過聽診器能聽到強而有力的脈搏聲，且慢慢變輕，直至聽到很平穩(wěn)較正常脈搏聲。這時認為血管完全未受擠壓(如圖11的P2點)，也就是作為低壓，即舒張壓。柯氏通過袖帶加壓和聽脈搏音來測量血壓解決了無創(chuàng)測壓的方法，對人類醫(yī)學的貢獻是很大的，直到現(xiàn)在很多醫(yī)生還在用此法測量血壓，人們?yōu)榱思o念柯氏稱此法為柯氏音法。PTP1P2圖11 柯氏音法脈搏波簡圖柯氏音法的優(yōu)點是測量簡單，但也有缺點，就是不同的人可能測出不同的結(jié)果，有時差別較大。主要原因是：① 醫(yī)生在聽音時要不斷觀察水銀壓力計的變化，由于人的反應(yīng)不一樣，在讀取血壓值時，有一定差距。② 不同人的聽力、分辨力各異，對特征音的辨別上(即時間上)有差異。③ 放氣的快慢對讀數(shù)有直接影響，國際標準放氣速度為每秒3~5mmHg。但有的醫(yī)生往往放氣較快，影響測量的準確度。④ 由于聽脈搏音沒有一種直觀的比較方法，很多方面與主觀因素,且與醫(yī)生的熟練程度和技術(shù)有關(guān)。一般來說，在人工測血壓時，不同的醫(yī)生對同一被測人不同時間的測量結(jié)果是有差別的。通常在5~15mmHg內(nèi)都認為是正常差異。（2）電子柯氏音法電子柯氏音法是在70~80年代發(fā)展起來的一種電子測量血壓的方法。它的基本原理是把人工柯氏音法用電子技術(shù)來完成，也就是對袖帶加氣、放氣用氣泵來完成。聽脈搏音用電子拾音器來完成。判斷方法與人工幾乎相同。所不同的就是用計算機代替了人的判斷。這種方法的優(yōu)點是：① 減輕了醫(yī)生的勞動強度。② 一致性比較好，不存在不同醫(yī)生之間產(chǎn)生的差異。當然缺點也比較明顯：① 人工柯氏音的主要缺點并沒有克服。② 易受外界干擾，即外界的其他聲音振動等都會影響測量準確度。③ 不同人的脈搏強弱也對測量結(jié)果有一定影響。（3）示波法示波法又稱為測振法，是20世紀90年代發(fā)展起來的一種比較先進的電子測量方法，其原理如下：首先把袖帶捆在手臂上，自動對袖帶充氣，到一定壓力(一般為180~230mmHg)開始放氣，當氣壓到一定程度，血流就能通過血管，且有一定的振蕩波，振蕩波通過氣管傳播到機器里的壓力傳感器，壓力傳感能實時檢測到所測袖帶內(nèi)的壓力及波動。逐漸放氣，振蕩波越來越大。再放氣由于袖帶與手臂的接觸越松，因此壓力傳感器所檢測的壓力及波動越來越