【文章內(nèi)容簡介】 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 。 （ 7） 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 。 （ 8） 發(fā)現(xiàn)血壓聽不清或異常，應(yīng)重復(fù)測量 。應(yīng)將袖帶內(nèi)氣體驅(qū)盡，稍等片刻再復(fù)測，一般連續(xù)測 2~3 次，取其最低值 。 （ 9） 當(dāng)舒張壓的變音和消失音之間有差異時 。應(yīng)記錄兩個讀數(shù)，即變音 ~消失音數(shù)值 如 180/90~70mmHg。 （ 10） 不要在浴后、吸煙、飲酒、喝咖啡后測血壓 [4]。 血壓計發(fā)展概況 人們想要測量血壓就離不開血壓計，從人們發(fā)現(xiàn)血壓開始，人們就制造了測量血壓的工具，從此血壓成為衡量一個人是否健康的重要標(biāo)準(zhǔn)。起初人們普遍使用的是由柯氏湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 聽診法為原理制造出來的水銀血壓計，可是水銀血壓計它顧名思義是根據(jù)水銀汞柱的高度配合數(shù)值表來判斷人體血壓，而且需要專業(yè)的測量人員來完成測量過程。從電子血壓計的誕生以來，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向了電子血壓計，電子血壓計是由示波法為原理制造出來，從測量精度上來說，兩者不相上下，可是電子血壓計的方便，便 于攜帶確實是電子血壓計的最大亮點。 最初傳統(tǒng)的水銀血壓計一直受到醫(yī)院，診所，藥店等醫(yī)療機構(gòu)的青睞，隨著科技的發(fā)展也由于水銀血壓計自身的一些原理上的缺點，電子血壓計開始走進時常，并走進千家萬戶，人們正在告別傳統(tǒng)的水銀血壓計，而迎來電子血壓計的時代。 電子血壓計又分兩大類：醫(yī)用電子血壓計和家用電子血壓計。醫(yī)用電子 的 血壓計，主要是用于醫(yī)院、門診、血站、采血車、體檢車、健康管理體檢中心、康復(fù)中心、療養(yǎng)院、社區(qū)、學(xué)校、銀行、工廠、運動場等公共衛(wèi)生 ，價格昂貴但是精確度高。 家用電子血壓計，主要是用于家庭。家庭醫(yī)療保健已成為 現(xiàn)代人的醫(yī)療保健時尚。過去人們測量血壓必須到醫(yī)院才行，而今只要擁有了家用電子血壓計，坐在家里便可隨時監(jiān)測血壓的變化，如發(fā)現(xiàn)血壓異常便可及時去醫(yī)院治療，起到了預(yù)防腦出血、心功能衰竭等疾病猝發(fā)的作用。 現(xiàn)在電子血壓計從設(shè)計之初到現(xiàn)在的技術(shù)日趨成熟，功能日漸人性化已經(jīng)經(jīng)歷了三代的改革與進步。 每一代都有其獨特的優(yōu)點，只是隨著技術(shù)的發(fā)展，電子血壓計一些技術(shù)上的不成熟逐漸被完善。 第一代電子血壓計出現(xiàn)時，確實改善了人們需要到醫(yī)院等專業(yè)醫(yī)療機構(gòu)去測量血壓的狀況，可是其缺點測量不穩(wěn)定也很明顯；第二代電子血壓計的出產(chǎn)就很好的客 服了第一代電子血壓計的缺點；第三代也就是現(xiàn)在電子血壓計的高端技術(shù)，將電子血壓計的精度更一步的提升。 第一代電子血壓計（ G1NIBPM） ， 使用的技術(shù) 為 MWD 技術(shù)（減壓時測量） ， 使用的主要元器件 有： 快速加壓氣泵、電子快速排氣閥、機械式定速排氣閥、氣壓壓力傳感器 。主要的測量特點是 快速 （一般在 10秒以內(nèi)） 加壓到某一壓力值 （ 大多設(shè)定在 200mmHg左右 ） ，通過一個機械式定速排氣閥按 2~7mmHg/s 的速度放氣，并在此放氣的過程中進行血壓測量。 由于是初代產(chǎn)品，其缺陷也很明顯：（ 1） 使用者手臂（或手腕）有明顯的壓迫感， 同時由于機械式定速排氣閥的不穩(wěn)定性，測量結(jié)果有時也會不穩(wěn)定。 （ 2） 其排氣速度通常按照中等粗細的胳膊來設(shè)定，而實際的使用者的胳膊或粗或細，從而影響測量精度。 （ 3） 其中的橡膠大致在半年到一年開始老化，制造商設(shè)定的排氣速度受到影響，最終也會影響測量精度。 機械式定速排氣閥的缺點之四是，即便是對同一個被測者的同一次測量，壓力高的時候排氣速度快，壓力低的時候排氣速度慢。這將會直接影響到血壓測量的精度。 這一代血壓計技術(shù)，日本的制造商，大都于十幾年前停止使用。但國內(nèi)一些購入電子血壓計方案的制造商，其技術(shù)水平大都處于第一 代。而且所有的方案提供商手上也只有這一代的技術(shù)方案。 第二代電子血壓計（ G2NIBPM） ， 使用的技術(shù) 是 MWD 技術(shù)（減壓時測量） ， 使用湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 的主要元器件 有： 加壓氣泵、電子控制排氣閥、氣壓壓力傳感器 。 測量特點：由于采用了電子控制排氣閥的伺服技術(shù)（ ECV SERVO TECHNOLOGY），定速排氣的速度真正做到了定速，并能根據(jù)測量者的血壓進行智能加壓，測量結(jié)果更加穩(wěn)定（其他影響因素除外）。 第二代產(chǎn)品較之初代產(chǎn)品便有了明顯的改觀：（ 1） 只使用一個排氣閥 電子控制排 氣閥，同時用于定速排氣及測量結(jié)束時的快速排 氣 。（ 2） 智能加壓。即血壓計會在加壓過程中預(yù)先對測量者血壓進行一次粗略的判斷，從而決定最終需要加至的壓力值，通常壓力值加至測量者收縮壓 +30mmHg 左右 。（ 3） 放氣速度一開始就能穩(wěn)定在3~4mmHg/s 上。 這一代電子血壓計的技術(shù)難度是電子控制排氣閥的伺服技術(shù)，第一代與第二代的測量技術(shù)又統(tǒng)稱為 MWD 技術(shù)（減壓時測量）， 而 第三代 MWI 技術(shù)（加壓時測量） 又是一次新的升級 。 第三代電子血壓計（ G3NIBPM） ， 使用的技術(shù) 是 MWI 技術(shù)（加壓時測量） ， 使用的主要元器件 有 ：伺服加壓氣泵、電子控制排氣閥、氣壓壓力傳感 器 。主要的測量特點有： 勻速加壓，并在加壓的過程中進行血壓測量。 較之前兩代的血壓計，第三代血壓計有更加顯著的優(yōu)點：（ 1） 使用伺服加壓氣泵 ： 控制加壓速度，并在加壓過程中測量血壓；(2)只使用一個排氣閥 ： 電子快速排氣閥，用于測量結(jié)束時的快速排氣。 這一代電子血壓計的技術(shù)難度是 MWI 技術(shù)（加壓同步測量）， 此項技術(shù)也是電子血壓計更加的精確、快捷。 鑒于如今電子血壓計技術(shù)已日趨成熟， 而且從傳感器到處理器各方面的資料都很豐富，將便攜式電子血壓計作為畢業(yè)設(shè)計的題目，不僅是很好的對大學(xué)四年的學(xué)習(xí)總結(jié)而且能學(xué)到新的知識， 比如 現(xiàn)在最新的電子血壓計測量技術(shù)：加壓時測量，它的技術(shù)難點就在于只使用一個氣泵以及一個排氣閥，這樣它必須使放氣速度和充氣速度達到一個協(xié)調(diào)才能實現(xiàn)在加壓時測量出人體的準(zhǔn)確血壓，不僅如此該項技術(shù)對傳感器，電路設(shè)計也需要極高的要求，否則精度必將會受到一定影響，這也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果，人們可以用越來越先進的元器件，通過人們的智慧制造出更加安全、便捷、實用的心產(chǎn)品。 雖然本人作出來的設(shè)計只是能簡單的實現(xiàn)功能，準(zhǔn)確度，原理方面并不能達到商業(yè)用途水平，可是對本人來說是個很好的鍛煉過程。 本文 設(shè)計的電子血壓計，是嵌入式智能數(shù)字 血壓計，它的設(shè)計包括了血壓測量原理及其實現(xiàn)方案設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其電路的設(shè)計、單片機及其接口電路的設(shè)計和系統(tǒng)靈敏度的設(shè)計，這些設(shè)計很好的融合了我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，從數(shù)字電路、模擬電路到單片機以及誤差分析等都在本次設(shè)計中得到了很好的應(yīng)用。該設(shè)計以常用的電子器械為題目，將電路、單片機、傳感器 等元器件合并在一起，讓四年來的知識融會貫通。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第二章 總體設(shè)計方案 設(shè)計總體要求 該 便攜式 電子血壓計是傳感 器技術(shù)和單片機技術(shù) 的結(jié)合體，它的 實物 應(yīng)該能保證完成 以下幾項 任務(wù)： （ 1） 感應(yīng)血流壓力； （ 2） 判別高壓和低壓； （ 3） 在屏幕上顯示測量結(jié)果 ；（ 4）記錄測量結(jié)果便于用戶做數(shù)據(jù)對比 。 血流壓力 的測量 離不了傳感器， 電子血壓計的設(shè)計要遵循：（ 1）成本低廉；（ 2）制造簡單； (3)體積小，便于攜帶；（ 4）靈敏度高等準(zhǔn)則。成本低廉，制造簡單就意味著盡量使用通用型的元器件，而為了制造簡單有時也要選擇較為精確的元器件。靈敏度高就要使用較為靈敏的傳感器，因為測量范圍不用很大，所以也不難選擇。判別高壓低壓則需要單片機處理好測量出來的信號，最后將處理出來的信號用液晶顯示屏來顯示。 所以完成該設(shè)計至少需要以下的元器件： （ 1） 傳感器： 用于對血壓的感 應(yīng)； （ 2）單片機： 處理傳感器收集的信號； （ 3）液晶顯示屏： 用于顯示收縮壓與舒張壓的數(shù)值； 設(shè)計方案提出 目前 人們最常用的 電子血壓計主要有手動式數(shù)字電子血壓計和全自動電子數(shù)學(xué)血壓計。所謂手動式數(shù)字電子血壓計是指要自己往氣袋中打氣，測量過程則是自動的，因此這種血壓計也稱半自動電子血壓計。另一類是全自動電子數(shù)字血壓計，它無需捏橡膠球充氣加壓，只需要按動開關(guān)鍵，一切就都可以自動完成。它又分為臂式、腕式和指式三種。腕式電子血壓計，不適合老年人使用，因為他們的血壓本身已經(jīng)較高，且血液粘稠度高，用此類血壓計 測量的結(jié)果與心臟本身泵出的血壓相比已經(jīng)降低了很多，這個測量結(jié)果已經(jīng)沒有參考價值了。指套式血壓計， 與腕式血壓計比較受到血液粘稠度等因素更甚，而且指尖的血壓信號更是薄弱，更不容易采集，并且 指套式血壓計 也被指出 不適用于 大部分人群，所以推出不久就遭到淘汰。臂式血壓計因為采取了手臂測量，手臂處血壓信號強度相對較強，易采集。若采用傳感器即可對靈敏度要求不高，可以采用精度低一些的傳感器，控制成本。血壓信號強度高，便于以后的硬件設(shè)計，與血壓值得計算。 所以本設(shè)計采取臂式血壓計的樣式，處理器選擇為通用的單品機，較之專用的單片機來說成本高，資料有限不利于設(shè)計，而且對于通用型號的單片機 AT89C51 來說，我們已經(jīng)有初步的了解，更加適合來完成本次的設(shè)計。 根據(jù)方案的總體要求 ， 本人 提出 了兩套方案，主要根據(jù)傳感器的選擇不同而使電路整體的設(shè)計有很大的改動 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 方案一 在 該 套設(shè)計方案中主要以 以數(shù)字傳感器作為測量器件，實現(xiàn)血壓測量。 智能血壓測量系統(tǒng)以數(shù)字壓力傳感器為測量器件、以 DM162 液晶顯示模塊為顯示器件，以通用單片機 AT89C51 微處理器為控制核心，構(gòu)成了血壓測量裝置，系統(tǒng)框圖如圖 所示。 該系統(tǒng)主要是充氣給袖帶，通過數(shù)字 傳感器的測量， 可以直接采集到袖帶壓力信和脈搏波信號，并且由傳感器自帶的 A/D 轉(zhuǎn)化將數(shù)據(jù)數(shù)字化然后直接 將測量量傳送到單片機處理，并顯示于液晶顯示器上。 袖 帶 壓 力 傳 感 器袖 帶 壓 力 信 號 脈 搏 波 信 號單 片 機鍵 盤顯 示 器充 氣 泵放 氣 閥 圖 基于數(shù)字傳感器的電子血壓計系統(tǒng)框圖 方案二 在本套設(shè)計方案中，主要以 以模擬傳感器作為測量器件，實現(xiàn)血壓測量。 該智能血壓測量系統(tǒng)以 模擬 壓力傳感器為測量器件、以 DM162 液晶顯示模塊為顯示器件，以通用單片機 AT89C51 微處理器為控制核心，構(gòu)成了血壓測量裝置，系統(tǒng)框圖如圖 所示 。該系統(tǒng)主要是充氣給袖帶，通過模擬傳感器的測量，將測量到的模擬信號經(jīng)過濾波電路的處理分理處袖帶壓力信號與脈搏信號，在經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量通過單片機處理，并顯示于液晶顯示器上。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 在這個方案中， 數(shù)據(jù)上的收集比較繁雜一些，壓力傳感器收集到的信號，首先要通過差分放大電路將波形數(shù)據(jù)放大，再經(jīng)過二階的高通濾波以去除直流分量帶來的影響，還要經(jīng)過二階低通濾波以去除電源等帶來的噪聲影響。最后經(jīng)過 A/D 處理送入單片機，計算并得出舒張壓與收縮壓。 袖 帶 壓 力 傳 感 器 濾 波 電 路袖 帶 壓 力 信 號 脈 搏 波 信 號單 片 機鍵 盤顯 示 器A / D 轉(zhuǎn) 換 電 路充 氣 泵放 氣 閥 圖 基于 模擬 傳 感器的電子血壓計系統(tǒng)框圖 設(shè)計方案論證 可行性分析 總體來說兩種方案都是可行的，都可進行血壓的測量并顯示。方案一中，通過充氣的氣囊 ， 壓力傳感器可以準(zhǔn)確的感應(yīng)到壓力值，然后將這個物理量轉(zhuǎn)換成電壓的訊號，將這個電壓訊號傳入控制核心單片機，最后，在單片機的控制下，系統(tǒng)將血壓值準(zhǔn)確的顯示在液晶顯示模塊上。 方案二中， 在 充氣的 氣囊的幫助下，我們的壓力傳感器可以準(zhǔn)確的感應(yīng)到壓力值，然后將這個物理量轉(zhuǎn)換成 模擬電壓 訊號，將這個 模擬 電壓訊號 經(jīng)過濾波放大電路，分離出袖帶壓力信號與脈搏波信號 傳入控制核心單片機， 在 單片機的控制下，系統(tǒng)將血壓值 和脈搏數(shù) 準(zhǔn)確的顯示在液晶顯示模塊上。 這兩個過程 ，從理論上來湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 講，是完全正確的；從現(xiàn)有條件上來講，也是完全可以做到的。 因此兩種方案都是可行的，可是鑒于設(shè)計的簡單、低成本、等原則將兩套方案進行比較從而選擇出最佳的方案。 方案利弊分析 兩方案的原理基本一致，只是在具體裝置上面，一個采用的是 數(shù)字傳感器 ，一個采用的是 模擬傳感器 。兩者差別不大，但是 系統(tǒng)電路 卻有顯著的不同。對此， 我對這兩個方案進行了 如下的比較。 從價格上 方案一中，本人選擇的傳感器 ASDX001 售價一般在 275RMB 左右， 而方案二中，一般較常用與血壓測量的模擬傳感器 BP300 系列一般售價在 30RMB 左右，較常用的濾波放大器 MAXIM 公司的 MAX 系列一般售價在 15RMB 左右， A/D 轉(zhuǎn)換最常用的 ADC0809 一般售價在 10RMB 左右，總共 55RMB 左右。 從 性能上 方案一中，數(shù)字傳感器 ASDX 系列是 Sensym 公司檢定合格的 ICT 代表產(chǎn)品的一種增強型品種。也是工業(yè)水平領(lǐng)先的一種 SDX 系列傳感器增強型。 ASDX 001壓力傳感器采用標(biāo)準(zhǔn) DIP 封裝，可對傳感器偏置、靈敏度、溫度系數(shù)和非線性度進行數(shù)字校正。 ASDX 001 采用 了 IC 兼容性協(xié)議，無需額外的元件或電子電路，就可容易地連接最常用的微控制器和微處理器。 數(shù)字傳感器 ASDX 系列 壓