【正文】 中斷信號(hào)后會(huì)執(zhí)行按鍵相應(yīng)功能；泵閥控制的關(guān)鍵在于驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，需要注意的是三極管最后一定要工作在飽和狀態(tài)，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間放大狀態(tài)功耗太大，且容易將三極管燒掉；LCD顯示控制部分重點(diǎn)在于SEG管腳與液晶管腳的配置以及字模的編寫(xiě)。 閥泵驅(qū)動(dòng)電路廈門(mén)坤錦電子科技公司生產(chǎn)的比例閥，根據(jù)其數(shù)據(jù)手冊(cè)額定工作電流150mA，而單片機(jī)輸出電流最高只能達(dá)到5mA左右。由于公司的很多產(chǎn)品都要出口國(guó)外，所選定的泵也必須滿足美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)電子血壓計(jì)的規(guī)定。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)血壓計(jì)壽命的要求與我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求的相同。另外，公司產(chǎn)品正在逐步國(guó)際化，所以所選定的閥同樣必須滿足美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)電子血壓計(jì)的規(guī)定。如果在Keil環(huán)境中想給900H地址空間中寫(xiě)0x00，只需用到下面三行代碼即可。接下來(lái)將介紹如何寫(xiě)程序點(diǎn)亮LCD，即控制算法部分。將LCDON的MOD[1:0]位設(shè)置為00選擇150k偏置電阻，雖然可以達(dá)到較低的功耗，但LCD顯示效果會(huì)變得差一些。 36字節(jié)的LCD顯示數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)區(qū)的地址為900H923H，如果需要，它們可以作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用。 buf緩沖區(qū)中連續(xù)16個(gè)采集數(shù)的最大值與最小值只差MAXMIN=4。圖312為Altium Designer中設(shè)計(jì)的傳感器電路原理圖部分，此原理圖和NEC平臺(tái)下的傳感器原理圖不同之處在于負(fù)輸出端并沒(méi)有加任何調(diào)節(jié)電阻，因?yàn)镹EC平臺(tái)的AD轉(zhuǎn)換模塊允許差分輸入端只能為正值，而SH79F6488單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換模塊允許輸入值范圍為VREF~+VREF，省去了我們標(biāo)定時(shí)的調(diào)節(jié)工作，節(jié)省成本的同時(shí)還能提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這也是選擇SH79F6488平臺(tái)的一個(gè)重要原因?？梢詫⑼ㄟ^(guò)傳感器的電流降低來(lái)獲得合理的運(yùn)算放大器工作電壓，但是電流降低的話信噪比也會(huì)跟著降低，所以如何在電流不降低的情況下又要獲得合理的運(yùn)算放大器工作電壓是傳感器電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。圖311為NEC平臺(tái)下傳感器的恒流源供電下的原理圖。 恒流源供電可以應(yīng)用在一般使用溫度在0~50℃、精度要求在177。這樣輸出電壓U會(huì)與ΔR/R成嚴(yán)格的線性關(guān)系，而且電橋靈敏度比單臂時(shí)候提升一倍，此外還有溫度補(bǔ)償作用。KD2107006GA型號(hào)的壓力傳感器激勵(lì)電流為1mA時(shí)，工藝原因造成的零點(diǎn)輸出電壓偏差為177。零位輸出177。具有良好的抗干擾能力。本課題中，由于算法部分buf寄存器每隔20ms會(huì)對(duì)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果采集一個(gè)數(shù)據(jù)，因此程序當(dāng)中AD轉(zhuǎn)換的頻率我們?cè)O(shè)置為相應(yīng)的50Hz,在fSYS=12M條件下，TAD=0xE2。模擬輸入通過(guò)可編程儀表放大器(PGA)輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，共有多種不同的模擬通道輸入方式：差分輸入、單端輸入、校正輸入。TDI：調(diào)試接口，測(cè)試數(shù)據(jù)輸入。內(nèi)部12MHz RC支持硬件/ 軟件校正功能，當(dāng)CLKLO寄存器中的CLKRCEN=0 時(shí)，內(nèi)部RC由系統(tǒng)硬件自動(dòng)校正；當(dāng)CLKRCEN=1 時(shí)，內(nèi)部RC由用戶軟件校正，通過(guò)修改CLKRC0 寄存器的值調(diào)整RC振蕩頻率，CLKRC1 寄存器為出廠校正的初值數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)整RC振蕩頻率偏移較大時(shí)，可通過(guò)只讀寄存器CLKRC1 獲取校正初值數(shù)據(jù)。輸出電流高。該模塊中我們選擇了精工電子有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為S1206B36超低消耗電流，低電壓型CMOS電壓穩(wěn)壓器，177。SH79F6488保留了標(biāo)準(zhǔn)8051芯片的大部分特性，包括內(nèi)置256 字節(jié)RAM，1 個(gè)UART和外置中斷INT0、INTINT2。電源模塊JTAG壓力傳感器泵閥系統(tǒng)及袖帶LCD液晶顯示單片機(jī)及其外圍電路圖24 電子血壓計(jì)硬件框圖 測(cè)量時(shí)袖帶位置須與心臟高度保持一致，上臂自然下垂，肘和前臂自然地搭在桌子上，手心向上，不要把整個(gè)胳膊平伸在高于心臟位置的桌子上，或用墊子將胳膊墊得過(guò)高，保持放松，按下開(kāi)始按鍵，電子血壓計(jì)開(kāi)始給袖帶充氣，通常情況下加壓到160~190mmHg左右，停止充氣，開(kāi)始機(jī)械式放氣，在放氣過(guò)程中電子血壓計(jì)會(huì)對(duì)血壓值進(jìn)行計(jì)算，放氣結(jié)束后將收縮壓與舒張壓顯示在LCD液晶上，整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)進(jìn)行，方便快捷，任何人在家中即可進(jìn)行。目前比較一致的看法是當(dāng)氣袖壓力振蕩波的振幅最大的時(shí)候，氣袖的壓力是動(dòng)脈的平均壓。判斷方法與人工幾乎相同?？率弦舴糯蠓绰?tīng)診發(fā)，是一種無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法，屬于間接測(cè)量人體血壓的方法。收縮壓是血壓的中最大值，舒張壓是血壓的最小值也就是醫(yī)學(xué)上所測(cè)得的高壓和低壓。 第二章給介紹了測(cè)量血壓的基本原理并出了電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)框圖。第三代電子血壓計(jì)技術(shù)用于腕式血壓計(jì)。即血壓計(jì)會(huì)在加壓過(guò)程中預(yù)先對(duì)測(cè)量者血壓進(jìn)行一次粗略的判斷，從而決定最終需要加至的壓力值，通常壓力值加至測(cè)量者收縮壓+30mmHg左右；　特征3：放氣速度一開(kāi)始就能穩(wěn)定在3~4mmHg/s 上。 　　機(jī)械式定速排氣閥的缺點(diǎn)之三是，其中的橡膠大致在半年到一年開(kāi)始老化，制造商設(shè)定的排氣速度受到影響，最終也會(huì)影響測(cè)量精度。因此，多為專(zhuān)業(yè)級(jí)醫(yī)師使用。這種血壓計(jì)由袖帶、壓力表和氣球三個(gè)部分構(gòu)成。該設(shè)計(jì)充分利用了單片機(jī)內(nèi)設(shè)的可編程放大器PGA以及16位輸出的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和自帶的LCD驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)使用芯片和被動(dòng)組件數(shù)量的精簡(jiǎn)化，具有低成本小型化低功耗的特點(diǎn)。 傳統(tǒng)的血壓計(jì)都是模擬血壓計(jì)。高血壓對(duì)人體的損害是全身性的，也是造成死亡的惡魔，直接威脅著人類(lèi)生命，所以，對(duì)高血壓這個(gè)無(wú)形殺手，我們不可掉以輕心。 AD conversion。本文最終完成了電子血壓計(jì)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)電子血壓計(jì)測(cè)量算法，設(shè)計(jì)了軟件流程及主要程序，樣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量血壓值。 軟硬件實(shí)驗(yàn)條件豐富，并有公司研發(fā)部工程師作技術(shù)指導(dǎo)。勻速加壓，并在加壓的過(guò)程中進(jìn)行血壓測(cè)量。選擇波動(dòng)最大的時(shí)刻為參考點(diǎn)，以這點(diǎn)為基礎(chǔ)，向前尋找是峰值 ，這一點(diǎn)為收縮壓，這一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力為舒張壓，而波動(dòng)最高的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力為平均壓。本課題研究重點(diǎn)在于提高電子血壓計(jì)AD轉(zhuǎn)換精度以及硬件電路設(shè)計(jì)。（通過(guò)用戶體驗(yàn)，對(duì)電子血壓計(jì)性能進(jìn)一步完善）主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款基于中穎電子SH79f6488單片機(jī)平臺(tái)的電子血壓計(jì)產(chǎn)品，要求完成硬件電路和軟件編程，壓力測(cè)量精度達(dá)到177。九安公司現(xiàn)有血壓計(jì)產(chǎn)品的壓力采集方案屬于較早前設(shè)計(jì)，由于當(dāng)時(shí)高分辨率的AD成本較高，因此其采集方案采用電壓與三角波比較，產(chǎn)生脈寬，然后測(cè)量其脈寬得到壓力值。因此，本項(xiàng)目目的是開(kāi)發(fā)出一款基于SH79F6488平臺(tái)的具有PGA和高精度AD轉(zhuǎn)換功能的電子血壓計(jì)樣機(jī)。 指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日審題小組組長(zhǎng)（簽字）年 月 日天津大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng)基于PGA以及高精度AD轉(zhuǎn)換的電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)院名稱(chēng)精儀學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名張博林指導(dǎo)教師黃銀國(guó)、張飛 一、課題來(lái)源及意義本課題是天津九安醫(yī)療儀器公司電子血壓計(jì)研發(fā)項(xiàng)目，主要圍繞著內(nèi)部可編程增益放大器PGA以及16位分辨率的高精度AD轉(zhuǎn)換技術(shù)而展開(kāi)。只有極少數(shù)公司在電子血壓計(jì)上使用聽(tīng)診法原理，而絕大部分主流電子血壓計(jì)制造企業(yè)均使用示波法原理。第一代電子血壓計(jì)：應(yīng)用于上臂式電子血壓計(jì)。該血壓計(jì)樣 機(jī)能夠全自動(dòng)測(cè)量血壓并將測(cè)試者高低壓顯示在液晶屏上。本文就圍繞著如何提高電子血壓計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度而展開(kāi)。 explained in detail on the power supply circuit and the characteristic curve of the pressure sensor and the sensor is also given hardware circuit design。對(duì)于上了年紀(jì)的人，血壓是一個(gè)重要的健康指標(biāo)。 治療血壓病，首先是要測(cè)量準(zhǔn)確的血壓。其方法是將聽(tīng)診器上“Y”形管取下，其兩端分別接準(zhǔn)確的血壓計(jì)(血壓表)和校驗(yàn)的彈簧表式血壓表，第三端接臂帶及氣閥，這樣利用同一壓力，觀察要校驗(yàn)的血壓表與準(zhǔn)確的血壓計(jì)(血壓表)的讀數(shù)是否相同，如不同則說(shuō)明該校驗(yàn)的血壓表已不準(zhǔn)確，如讀數(shù)相同，僅零位有偏差時(shí)，并不影響實(shí)際使用。人們?cè)趧?dòng)物身上作首次血壓測(cè)量試驗(yàn)。但它也有很大的缺陷，只能測(cè)量動(dòng)脈的收縮壓，而且測(cè)量出的數(shù)值也只是一個(gè)推測(cè)性的約數(shù)，準(zhǔn)確性不高?！?圖12 第一代電子血壓計(jì)原理圖　　測(cè)量方法：電機(jī)泵向修袋內(nèi)打氣使壓力快速加壓到某一壓力值后通過(guò)一個(gè)機(jī)械式定速排氣閥按2~7mmHg/s的速度放氣，并在此放氣的過(guò)程中進(jìn)行血壓測(cè)量。 　　目前國(guó)內(nèi)一些購(gòu)入電子血壓計(jì)方案的制造商，其技術(shù)水平大都處于第一代。三、第三代電子血壓計(jì)使用的技術(shù)：MWI技術(shù)（加壓時(shí)測(cè)量）[1]　 　　使用的主要元器件：伺服加壓氣泵、電子控制排氣閥、氣壓壓力傳感器　 　　測(cè)量方法：勻速加壓，并在加壓的過(guò)程中進(jìn)行血壓測(cè)量。建議這些患者及老年人應(yīng)選擇臂式電子血壓計(jì)來(lái)使用。 第五章實(shí)驗(yàn)部分給出了傳感器標(biāo)定試驗(yàn)以及電子血壓計(jì)測(cè)量血壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析并給出了可能產(chǎn)生的誤差原因。 血壓測(cè)量原理血壓測(cè)量的方法可分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩種。這時(shí)認(rèn)為血管完全未受擠壓，即舒張壓。隨著袖帶壓力的下降血管由阻斷變導(dǎo)通，這一過(guò)程就會(huì)在袖帶中產(chǎn)生一系列的小脈沖[14]。 (21)舒張壓判斷的確定：也是用最大的振幅法來(lái)判定，不過(guò)是在脈搏波振幅包絡(luò)線的下降段，當(dāng)某一個(gè)脈搏波的幅度與之比≤Kd時(shí)，就認(rèn)為此時(shí)對(duì)應(yīng)的氣袖壓力為舒張壓。其中示波法的基本思路就是在袖帶放氣過(guò)程中，將傳感器測(cè)得的壓力信號(hào)的交直流信號(hào)分離出來(lái)，通過(guò)交流信號(hào)的幅值關(guān)系，找出對(duì)應(yīng)的直流信號(hào)那一點(diǎn)所對(duì)的壓力值就是要測(cè)量的血壓值。SH79F6488不僅集成了如EUART和SPI等標(biāo)準(zhǔn)通訊模塊，此外還集成了帶低功耗模式的LCD驅(qū)動(dòng)器、20位ΣΔ模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊(ADC) 、可編程增益放大器(PGA) 、運(yùn)算放大器(OP)、脈寬調(diào)制模塊(PWM)接口等。 ~ V的范圍內(nèi)， V為進(jìn)階單位來(lái)選擇。內(nèi)置過(guò)載電流保護(hù)電路。通過(guò)代碼選項(xiàng)OP_OSC（代碼選項(xiàng)）的設(shè)置，可以選擇兩種振蕩器類(lèi)型作為系統(tǒng)的振蕩器1 （OSC1CLK）時(shí)鐘源和振蕩器2（OSC2CLK）時(shí)鐘源。接口電路如下圖33所示。AD轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)SH79F6488包含一個(gè)20位數(shù)據(jù)輸出16位分辨率的ΣΔ模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC ）。 ADC模塊能在空閑模式(Idle)下工作，并且ADC 中斷能夠喚醒Idle模式。另外，可編程增益放大器還提供削波控制器，用于削除放大電路失調(diào)電壓，削波控制器工作頻率通過(guò)設(shè)置PGAM寄存器的CHOPC[1:0]位可選為：1kHz、2kHz、3kHz、4kHz 。如圖337分別為傳感器的側(cè)視圖與頂視圖。%（典型值）。 壓力傳感器電路設(shè)計(jì)下圖38為SH79F6488說(shuō)明文檔推薦的傳感器連接電路。所以半導(dǎo)體應(yīng)變電橋一般采用恒流源供電。圖310 恒壓源溫度特性曲線說(shuō)明： 恒壓源供電的溫度特性接近線性。放大倍數(shù)也會(huì)間接影響到AD的參考電壓VREF，這里就會(huì)涉及到零點(diǎn)漂移問(wèn)題，在編寫(xiě)程序時(shí)一定要注意傳感器在沒(méi)有壓力信號(hào)的情況下輸出不為零，處理數(shù)據(jù)時(shí)要減去這個(gè)非零值。根據(jù)公式 Vop+ =(R2/R 1+R2)*VDDR (32)計(jì)算可得R1/R2=28/5.回過(guò)頭來(lái)看，傳感器所有的輸出都將是激勵(lì)電流為1mA時(shí)候的一半，工藝原因造成的零點(diǎn)輸出電壓偏差177。KS1是開(kāi)始按鍵，短按KS1可以進(jìn)入血壓測(cè)量態(tài)；短按KS2記憶瀏覽；同時(shí)按KS1和KS2達(dá)1s以上就可以進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。由于EEPROM具有掉電不丟失的功能，所以通過(guò)標(biāo)定的電子血壓計(jì)就可以正式出場(chǎng)銷(xiāo)售了。一種為傳統(tǒng)電阻型模式，支持對(duì) 比度調(diào)節(jié)，支持1/4占空比1/3偏置電壓、1/5占空比1/3偏置電壓、1/6占空比1/3偏置電壓驅(qū)動(dòng)方式?？焖俪潆婏@示方式有兩種充電模式：模式A和模式B，由LCDCON1寄存器的FCMOD位來(lái)選擇。通過(guò)往單片機(jī)的寄存器里寫(xiě)值使COM和SEG存在最大的電位差時(shí)，所對(duì)應(yīng)的LCD面板處于“打開(kāi)”的狀態(tài)，該處的液晶管即被點(diǎn)亮。*PtLCD=0x00。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于工作條件血壓計(jì)的工作條件同樣做出了要求。a) 漏氣閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，、一個(gè)容器不超過(guò)200cm容器內(nèi)的最大壓降。 閥泵的選型1．泵的選型根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選擇泵為快速上氣泵，廈門(mén)坤錦電子科技公司生產(chǎn)的CJP37C06A1該泵可以在9s內(nèi)提供足夠的空氣使得500cc的容器內(nèi)的壓力達(dá)到300mmHg。圖317 充氣泵驅(qū)動(dòng)電路 需要注意的是，泵在工作前相當(dāng)于一個(gè)電阻，電阻值很小，在電池電壓為6V的情況下，充氣泵在啟動(dòng)瞬間對(duì)應(yīng)一個(gè)很大的啟動(dòng)電流，約為2A，根據(jù)8550手冊(cè)可以選取一個(gè)比較小的β值，比如令β=50，就可以確定R5的值了，啟動(dòng)后瞬間，充氣泵由阻性變?yōu)楦行裕?550就應(yīng)該導(dǎo)通，不然會(huì)很容易燒掉。圖41 電子血壓計(jì)工作流程圖初始化：主要包括輸入輸出端口初始化、系統(tǒng)時(shí)鐘初始化、AD模塊以及PGA模塊初始化、LCD液晶初始化等等。算法入口為text函數(shù)，整個(gè)過(guò)程是基于一個(gè)waitdata的函數(shù)，我們要求單片機(jī)每隔20ms便采集一個(gè)數(shù)據(jù)，如果采集不到就一直在waitdata函數(shù)中等待。3） 低壓未檢出或高低壓差為負(fù)值：測(cè)量時(shí)，壓力小于25mmHg后重新加壓測(cè)量次數(shù)達(dá)三次，而未測(cè)出結(jié)果，如果低壓未檢出或高低壓差為負(fù)值，則停泵放氣，喇叭“嘩”一聲后（語(yǔ)音功能打開(kāi)時(shí)，播報(bào)測(cè)量出錯(cuò)）,液晶閃爍“Er 2”，閃爍13次后關(guān)機(jī)。7） 壓力大于15mmHg的時(shí)間超過(guò)2min40s：在加壓/測(cè)量時(shí)如果腕帶內(nèi)的壓力在15mmHg以上的時(shí)間達(dá)2min40s，則停泵放氣，喇叭“嘩”一聲后（語(yǔ)音功能打開(kāi)時(shí)，播報(bào)測(cè)量出錯(cuò)）,液晶閃爍“Er 6”，閃爍13次后關(guān)機(jī)。報(bào)錯(cuò)機(jī)制對(duì)于程序的仿真與調(diào)試起到了不可忽視的作用。圖52為標(biāo)定實(shí)驗(yàn)實(shí)