【正文】 杜老師淵博的。 XX 理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)） 論文 31 參考文獻(xiàn) [1] 深圳市瑞爾康科技有限公司 (市場部 ).血壓計(jì)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢綜述 [EB/OL]. [2] 張桂平 .電子血壓計(jì)測量原理及存在的問題 [J].醫(yī)療保健器具 ,(2):4849 [3] 張高雷 .提高示波法電子血壓計(jì)測量準(zhǔn)確性的考慮 [J].計(jì)量與測式技術(shù) ,2021, 37(2):28 [4] 張曉芳 .基于示波法電子血壓計(jì)的研究與 設(shè)計(jì) [D].吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 , [5] 梁新榮 .MPX2100 壓力傳感器及其應(yīng)用 [J].國外電子元器件 ,2021:5,28 [6] amp。 而且，經(jīng)過兩個世紀(jì)左右的發(fā)展，血壓計(jì)無論在便利性上，還是在可靠性和精確度上都有了很大的提高。對于未來的電子血壓計(jì)，甚至將會以附著于貼身衣物或存在于貼身衣物中的形式出現(xiàn)，進(jìn)一步方便人們實(shí)時全天候的監(jiān)測。比如，在手機(jī)上配備外置血壓計(jì)，將每天的血壓變化繪制成圖表，以便掌握管理。對于未來電子血壓計(jì)的發(fā)展形式，手機(jī)電子血壓計(jì)和太陽能電子血壓計(jì)可能是兩個比較主要的發(fā)展方向。 同時，思考如何采取校正措施以減小因采用示波法測量血壓而造成的誤差。此外，該血壓計(jì)測量時間短，不僅有效地降低了功耗 ， 而且可有效避免測量者因測量時間長而產(chǎn)生的焦躁心理， 適合在臨床診斷和家庭醫(yī)療保健中大力推廣和應(yīng)用。 與水銀血壓計(jì)相比，本 電子 血壓計(jì)的測量結(jié)果 有一定的偏差 ， 原因主要有兩點(diǎn) ：一是對壓力傳感器 的 零點(diǎn)漂 移抑 制得不夠理想；二是由于采 用 的 示波法測量血壓，舒張壓和收縮壓的 值是靠 平均壓計(jì)算得出 的 ，因此會存在一定的誤差。 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，采用的是 生物醫(yī)學(xué) 儀器 的最新成果，并廣泛使用國內(nèi)外優(yōu)秀的大規(guī)模集成電路，如 ATMEL公司生產(chǎn)的高性能 8位微控制器 AT89C52， 深圳市致意電子技術(shù)有限公司 生產(chǎn)的字符點(diǎn)陣式液晶顯示模塊LCD1602， MOTOROLA公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體壓力傳感器 MPX2100等。加之近年來高血壓在中老年人中呈高發(fā)態(tài)勢，而體積小、操作方便的電子血壓計(jì)便 顯得尤為 必要。心臟的泵血功能、冠狀動脈血管的血液供應(yīng)狀況、周圍血管的彈性和阻力以及全身的血容量和血液的物理狀態(tài)等因素都反映在血壓的指標(biāo)中。同時，血壓的高低也反映了人體的心臟功能和血管狀況。先將測量結(jié)果與報警上下限值XX：基于示波法的電子血壓計(jì) 設(shè)計(jì) 28 相比較，如未超限 , 則正常顯示測結(jié)果；如越限 , 則啟動語音 報警 , 并 顯示測量結(jié)果和越限提示符。在此基礎(chǔ)上，分析信號并得到波形的峰 峰值 (判斷收縮壓、舒張壓和平均壓 )和每個脈搏波的時間(供心率的計(jì)算 )。 信號處理程序 該程序的主要功能是脈搏波的判斷和檢測。 在檢測到 合格的脈搏波包絡(luò)后 , 判斷血壓值并放氣。 如 果 松緊合適則繼續(xù)充氣到某個壓力值 , 準(zhǔn)備好后 開始臺階放氣 , 檢測脈搏波并剔除干擾。這主要是基于兩方面的考慮：一方面是本血壓計(jì)在軟件設(shè)計(jì)上不涉及大量的計(jì)算， AT89C52作為 8位微控制器（帶 4K字節(jié)閃速存儲器）已能滿足設(shè)計(jì)要求；另一方面是 AT89C52系列單片機(jī)技術(shù)發(fā)展已比較成熟，且市場價格較低，能夠較好地節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高性價比 。 下頁 圖 41是系統(tǒng)軟件流程圖。 圖 316 氣泵的電源電路圖 其 輸出電壓的計(jì)算公式： (39) 20 2019(1 )O U T R E F A D JRV V I RR? ? ?XX 理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)） 論文 27 第 4章 基于示波法的電子血壓計(jì)的軟件實(shí)現(xiàn) 軟件流程圖 本文的軟件程序主要由總控程序、測量程序、信號處理程序、顯示報警程序和輔助程序組成。 AMS1117系列電源芯片是一種電壓調(diào)壓芯片，輸出電流為 800mA，電壓落差 1V，較適合該氣泵 [14]。其主要的參數(shù)見表 35。 圖 315是報警電路的原理圖 。圖 314是 ISD2500系列芯片 的 DIP封裝 管腳圖。 ISD2560是一個具有 60秒錄放功能的語音芯片， 具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 圖 312 LCD1602內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 LCD控制器LCD驅(qū)動器LCD顯示裝置VssER / WRSLDDVVDB 0 ~ DB 7XX：基于示波法的電子血壓計(jì) 設(shè)計(jì) 24 圖 313 LCD1602與單片機(jī)的連接圖 報警電路 本文的報警電路采用美國 ISD公司的 ISD2560語音芯片 搭配上相應(yīng)的蜂鳴器和麥克風(fēng)制作而成。 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS和 RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址； 當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時可以讀取信號； 當(dāng) RS為高電平 RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器， 低電平時選擇指令寄存器。 3腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高。采用標(biāo)準(zhǔn)的 16腳接口，主要的引腳功能如下： 1腳： VSS為地電源 。它具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，用在便攜式的電子血壓計(jì)中非常合適。 12/8端接 地 ， AD574的 A0由 74LS373的 Q1端 控制，實(shí)現(xiàn)全 12位轉(zhuǎn)換，并將 12位數(shù)據(jù)分兩次送入。讀結(jié)果時， A1=0； CE信號由單片機(jī)的WR和 RD經(jīng)一級或非門提供， R/C由 Q0產(chǎn)生 。 結(jié)果的高 8位從 DB11～ DB4輸出，低 4位從 DB3～ DB0輸出。 圖 310 AD574電路轉(zhuǎn)換圖 圖 311 單片機(jī)與 AD574的接口電路圖 XX 理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)） 論文 23 三． AD574與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) AD574具有內(nèi)部時鐘，無需外加。 二 .AD574的單極性和雙極性輸入特性 圖 310為 AD574的單雙極性轉(zhuǎn)換電路。 注意： 12/8端與 TTL電平不兼容，故只能直接接 +5V或地。 12/8=1對應(yīng) 12位并行輸出 ， 12/8=0對應(yīng)8位的雙字節(jié)輸出。 A0=0為 12位轉(zhuǎn)換方式啟動轉(zhuǎn)換； A0=1為 8位轉(zhuǎn)換方 式啟動轉(zhuǎn)換。 AD574處于工作狀態(tài)時， R/C=0,啟動 A/D轉(zhuǎn)換； R/C=1為數(shù)據(jù)讀出。 表 33 AD574控制真值表 CE CS R/C 12/8 AO 操作 0 X X X X 無操作 X 1 X X X 無操作 1 0 0 X 0 初始化為 12位轉(zhuǎn)換 1 0 0 X 1 初始化為 8位轉(zhuǎn)換 1 0 1 +5V X 允許 12位并行輸出 1 0 1 地 0 允許高 8位輸出 1 0 1 地 1 允許低 4位 +4位尾 0輸出 一 .AD574的工作特性 工作狀態(tài)由 CE、 CS、 R/C、 12/ A0五 個控制 信號決定。 轉(zhuǎn)換完成時為低電平，可作為狀態(tài)信號被 CPU查詢，也可用它的下跳沿向 CPU發(fā)出中斷申請，通知 A/D轉(zhuǎn)換已完成，可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。在讀出期間， 0代表高 8為數(shù)據(jù)有效， 1代表低 4位數(shù)據(jù)有效，中間 4位為 “0”，高 4位為三態(tài)。分為轉(zhuǎn)換期間、讀出期間。 1為 12條數(shù)據(jù)線同時輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果， 0為轉(zhuǎn)換結(jié)果為兩個單字節(jié)輸出，即只有高 8位或低 4位有效。 R/C：讀出 /轉(zhuǎn)換控制信號。 圖 39 AD574管腳圖 XX 理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)） 論文 21 引腳功能（引自參考文獻(xiàn) 13）如下： CS：片選信號端 。轉(zhuǎn)換時間為 25?s，轉(zhuǎn)換精度為 %，片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種 8位或 16位的微處理 器相連， 無須附加 任何邏輯接口電路，且能與 CMOS及 TTL電平兼容。綜上， 本文選擇了 12位 AD574轉(zhuǎn)換器 [12]。所以 A/D轉(zhuǎn)換器的 位數(shù) 至少 要 8位（ 28＝ 256）。 AD574是美國模擬數(shù)字公司（ Analog）推出的單片高速 12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動校零和自 動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的 A/D轉(zhuǎn)換器 。然后再進(jìn)行下一次取樣 [11]。 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理是：因?yàn)檩斎氲哪M信號在時間上是連續(xù)的而輸出地?cái)?shù)字信號是離散的。 若令 s=jw,f0=1/2πRC,則有放大倍數(shù) （ 38） 由表格 32可計(jì)算出 f0=8Hz,R=2ΚΩ,C=10μF。因此，只要正反饋引入得當(dāng)，就可實(shí)現(xiàn)在 f =f0時電壓放大倍數(shù)增大，同時又不會因正反饋過強(qiáng)而產(chǎn)生自激振蕩。 電路中同時引入了正反饋和負(fù)反饋。這樣， 在血壓計(jì)的設(shè)計(jì)上 就 應(yīng)該采用二階低通濾波器 加以 抑制 。而且，身體健康狀況和情緒變化也會影響脈搏。正常人的脈搏和心跳是一致的。(1 ) ( )FO O I IPRU U U UR? ? ? ?126 239。(1 )FFO IDPRRUU? ? ?1 2 1 2()239。同時，為消除 50Hz工頻干擾，在很多的醫(yī)學(xué)測量儀器中都 使 用帶 阻濾波給予 抑制 [10]。有源濾波器實(shí)質(zhì)上就是有源選頻 電路，它只允許指定頻段上的信號通過，而將其余頻段上的信號加以抑制或使其急劇衰減。 濾波電路 生物醫(yī)學(xué)電子測量系統(tǒng)中，濾波器和放大器一樣占有十分重要的地位。 實(shí)際上 ， 第一級輸出的UO UO2在回路里不產(chǎn)生共模電流，加在電位器 Rp上的差動電壓決定了整個電路的工作電流，而加在這個電位器上的共模電壓對此電流毫無影響。差模 放大倍數(shù)越大，共模抑制比越高。 圖 37 同相并聯(lián)差動放大電路（ LM324） XX：基于示波法的電子血壓計(jì) 設(shè)計(jì) 18 根據(jù)運(yùn)算電路的基本分析方法，有 UA=UI1， UB=UI2，則有 (31) 由此可得如下公式： (32) (33) 設(shè) UID=UI1UI2，則有 (34) UI1=UI2=U1C時，由于 UA=UB=U1C， Rp中電流為零， UO1=UO2=U1C，輸出電壓UO=0。同相并聯(lián)差動放大電路的兩個輸入端都是高輸入阻抗的同相放大器，都具有高輸入阻抗。 這種電路由兩級電路構(gòu)成，第一級是同相并聯(lián)放大器，由 A3和 A5組成。所以，根據(jù)以上生物電信號特點(diǎn)，對前置級的要求一般包括高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、設(shè)置隔離和保護(hù)電路等 [9]。生物電放大器測量的是生物體任意兩點(diǎn)之間的電位差及其多種組合。 圖 36 自動調(diào)零電路 XX 理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)） 論文 17 前置放大電路 生物電信號主要有靜息電位，動作電位和局部電位，其本質(zhì)是離子的跨膜流動而不是電子的流動。血壓波的最低端頻響決定積分器的時間常數(shù)，使低于放大器低端頻響的信號由積分器輸出，它跟隨 A1放大器輸入漂移的變化。它主要由放大器 A1和積分器 A2組成。打開傳感器閥門使之與大氣相通，調(diào)整相應(yīng)的電位器使放大器輸出為零。 圖 34為其壓力補(bǔ)償傳感器圖解，圖 35為其特性曲線。 當(dāng)壓力傳感器受 壓力作用時，一對橋臂的電阻值增大 ΔR，另一對橋臂的電阻值減少 ΔR，電阻變化量 ΔR 與壓力成正比，即 ΔR=KP，電橋輸出電壓 Uo=E(ΔR/R)=(EK/R)P，即電橋輸出電壓與壓力 P成正比 [8]。電橋有恒壓源供電和恒流源供電兩種供電方式。 其管腳功能 如表 31所示。%線性誤差。通過激光修調(diào)實(shí)現(xiàn)精確的量程和偏移量校準(zhǔn) ， 克服了半導(dǎo)體壓力敏感器件存在的溫度漂移問題。該壓力傳感器具有良好的線性度，輸出電壓和所加壓力成精確的正比例關(guān)系。 圖 32 是 PDIP 封裝的 AT89C52 引腳圖 。 P0P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義。 RST/Vpd（ 17 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通