【正文】 傳感器（英文名稱： transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 而復(fù)位鍵的功能是使系統(tǒng)達(dá)到剛初始化完的狀態(tài)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者測(cè)量有偏差，可以使用復(fù)位鍵來(lái) 從新測(cè)量。 單片機(jī)在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)讀入后，比較數(shù)據(jù)，這時(shí)如果采樣密度大的話，則收集到的峰值數(shù)據(jù)就會(huì)更加準(zhǔn)確，此時(shí)也可以增加采樣次數(shù)來(lái)達(dá)到該效果。該算法的比例確定是由很多臨床試驗(yàn)的來(lái)，所以較為準(zhǔn)確，可能也會(huì)有些患者測(cè)量不準(zhǔn)確但總體上來(lái)說(shuō)還是能為大多數(shù)人測(cè)量出準(zhǔn)確的血壓值。而舒張壓的計(jì)算 不過(guò) 就 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 Ui 與 Um 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。 收縮壓的計(jì)算即是在 放氣過(guò)程中脈搏波振幅度包絡(luò)線的上升段，當(dāng)某 一個(gè)脈搏波的幅度 Ui 與 Um 之比 =Ks 時(shí)，就認(rèn)為此時(shí)對(duì)應(yīng)的氣袖壓力為收縮壓。） 動(dòng)脈的收縮壓對(duì)應(yīng)于振幅包絡(luò)線的第一個(gè)拐點(diǎn)，舒張壓對(duì)應(yīng)于包絡(luò)線的第二個(gè)拐點(diǎn) ，包絡(luò)線如圖 。當(dāng)袖帶內(nèi)靜壓大于收縮壓時(shí)，動(dòng)脈關(guān)閉，袖帶內(nèi)因近端脈搏的沖擊而出現(xiàn)細(xì)小的震蕩波；當(dāng)靜壓小于收縮壓時(shí)，波幅增大，靜壓等于平均動(dòng)脈壓時(shí)，動(dòng)脈管壁處于符合狀態(tài)，波幅達(dá)到最大；靜壓小于平均動(dòng)脈壓時(shí)波幅逐漸減??；靜壓小于舒張壓以后，動(dòng)脈管壁在舒張期已充分?jǐn)U張，管壁剛性增加，而波幅維持較小的水平。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電子血壓計(jì)采用的是示波法（用袖帶阻斷動(dòng)脈血流，在放氣過(guò)程中檢測(cè)袖帶內(nèi)氣體壓力震蕩波。方案二中采用的模擬傳感器，價(jià)格便宜，功能也能滿足設(shè)計(jì)需要，可是穩(wěn)定性及精確度都會(huì)較之方案一中的數(shù)字傳感器差些，而且若采用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)使后續(xù)的設(shè)計(jì)繁雜，湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 容易出錯(cuò)，穩(wěn)定性也會(huì)受到影響。 經(jīng)過(guò)資料的查閱，以前大多數(shù)的電子血壓計(jì)都為該原理，因?yàn)樗鼘?duì)傳感器的要求不高，電路板的全機(jī)械化制造也會(huì)使電子血壓計(jì)的整體成本降低，可是如何有效的去除冗雜電路帶來(lái)的干擾一直是個(gè)難題，所以現(xiàn)在的電子血壓計(jì)大多使用的是數(shù)字傳感器。 從 系統(tǒng)的復(fù)雜度 上 方案一中因?yàn)椴捎玫氖菙?shù)字傳感器，所以沒(méi)有濾波放大電路，也無(wú)需 A/D 轉(zhuǎn)換電路。標(biāo)準(zhǔn)的 DIP6 標(biāo)準(zhǔn)封裝特點(diǎn)，主要適用于腕式臂式電子血壓計(jì)、醫(yī)療按摩器等需要控制氣體壓力的設(shè)備和器械中?？煽啃院?。 方案二中，常用的血壓測(cè)量傳感器 BP300 系列壓力傳感器是專為電子血壓計(jì)開發(fā)的一款壓力傳感器。范圍從 1PSI 到 100PSI，絕壓型傳感器有一個(gè)內(nèi)部真空參比值 (基準(zhǔn)值 )，因此可直接輸出一個(gè)與絕壓成比例的信號(hào)。 ％ ， 具有可用單一 5 Vdc 供電電壓 的特性 。 ASDX 001 采用 了 IC 兼容性協(xié)議，無(wú)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。也是工業(yè)水平領(lǐng)先的一種 SDX 系列傳感器增強(qiáng)型。 從價(jià)格上 方案一中，本人選擇的傳感器 ASDX001 售價(jià)一般在 275RMB 左右， 而方案二中，一般較常用與血壓測(cè)量的模擬傳感器 BP300 系列一般售價(jià)在 30RMB 左右，較常用的濾波放大器 MAXIM 公司的 MAX 系列一般售價(jià)在 15RMB 左右， A/D 轉(zhuǎn)換最常用的 ADC0809 一般售價(jià)在 10RMB 左右，總共 55RMB 左右。兩者差別不大，但是 系統(tǒng)電路 卻有顯著的不同。 因此兩種方案都是可行的，可是鑒于設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單、低成本、等原則將兩套方案進(jìn)行比較從而選擇出最佳的方案。 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(gè)物理量轉(zhuǎn)換成 模擬電壓 訊號(hào)，將這個(gè) 模擬 電壓訊號(hào) 經(jīng)過(guò)濾波放大電路，分離出袖帶壓力信號(hào)與脈搏波信號(hào) 傳入控制核心單片機(jī)， 在 單片機(jī)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。 袖 帶 壓 力 傳 感 器 濾 波 電 路袖 帶 壓 力 信 號(hào) 脈 搏 波 信 號(hào)單 片 機(jī)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(jì)系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)方案論證 可行性分析 總體來(lái)說(shuō)兩種方案都是可行的，都可進(jìn)行血壓的測(cè)量并顯示。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在這個(gè)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(hào)，首先要通過(guò)差分放大電路將波形數(shù)據(jù)放大，再經(jīng)過(guò)二階的高通濾波以去除直流分量帶來(lái)的影響，還要經(jīng)過(guò)二階低通濾波以去除電源等帶來(lái)的噪聲影響。 該智能血壓測(cè)量系統(tǒng)以 模擬 壓力傳感器為測(cè)量器件、以 DM162 液晶顯示模塊為顯示器件，以通用單片機(jī) AT89C51 微處理器為控制核心，構(gòu)成了血壓測(cè)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(guò)數(shù)字 傳感器的測(cè)量， 可以直接采集到袖帶壓力信和脈搏波信號(hào)，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(cè)量量傳送到單片機(jī)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(jì)（論文） 8 方案一 在 該 套設(shè)計(jì)方案中主要以 以數(shù)字傳感器作為測(cè)量器件，實(shí)現(xiàn)血壓測(cè)量。 所以本設(shè)計(jì)采取臂式血壓計(jì)的樣式，處理器選擇為通用的單品機(jī)，較之專用的單片機(jī)來(lái)說(shuō)成本高，資料有限不利于設(shè)計(jì)，而且對(duì)于通用型號(hào)的單片機(jī) AT89C51 來(lái)說(shuō)，我們已經(jīng)有初步的了解，更加適合來(lái)完成本次的設(shè)計(jì)。若采用傳感器即可對(duì)靈敏度要求不高，可以采用精度低一些的傳感器，控制成本。指套式血壓計(jì)， 與腕式血壓計(jì)比較受到血液粘稠度等因素更甚，而且指尖的血壓信號(hào)更是薄弱，更不容易采集，并且 指套式血壓計(jì) 也被指出 不適用于 大部分人群，所以推出不久就遭到淘汰。它又分為臂式、腕式和指式三種。所謂手動(dòng)式數(shù)字電子血壓計(jì)是指要自己往氣袋中打氣，測(cè)量過(guò)程則是自動(dòng)的，因此這種血壓計(jì)也稱半自動(dòng)電子血壓計(jì)。判別高壓低壓則需要單片機(jī)處理好測(cè)量出來(lái)的信號(hào)，最后將處理出來(lái)的信號(hào)用液晶顯示屏來(lái)顯示。成本低廉，制造簡(jiǎn)單就意味著盡量使用通用型的元器件，而為了制造簡(jiǎn)單有時(shí)也要選擇較為精確的元器件。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)總體要求 該 便攜式 電子血壓計(jì)是傳感 器技術(shù)和單片機(jī)技術(shù) 的結(jié)合體，它的 實(shí)物 應(yīng)該能保證完成 以下幾項(xiàng) 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(cè)量結(jié)果 ；（ 4）記錄測(cè)量結(jié)果便于用戶做數(shù)據(jù)對(duì)比 。 本文 設(shè)計(jì)的電子血壓計(jì)，是嵌入式智能數(shù)字 血壓計(jì)，它的設(shè)計(jì)包括了血壓測(cè)量原理及其實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)及其接口電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)靈敏度的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)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(jī)以及誤差分析等都在本次設(shè)計(jì)中得到了很好的應(yīng)用。 鑒于如今電子血壓計(jì)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(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，不僅是很好的對(duì)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)總結(jié)而且能學(xué)到新的知識(shí)， 比如 現(xiàn)在最新的電子血壓計(jì)測(cè)量技術(shù)：加壓時(shí)測(cè)量，它的技術(shù)難點(diǎn)就在于只使用一個(gè)氣泵以及一個(gè)排氣閥，這樣它必須使放氣速度和充氣速度達(dá)到一個(gè)協(xié)調(diào)才能實(shí)現(xiàn)在加壓時(shí)測(cè)量出人體的準(zhǔn)確血壓，不僅如此該項(xiàng)技術(shù)對(duì)傳感器，電路設(shè)計(jì)也需要極高的要求，否則精度必將會(huì)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(lái)越先進(jìn)的元器件，通過(guò)人們的智慧制造出更加安全、便捷、實(shí)用的心產(chǎn)品。 較之前兩代的血壓計(jì)，第三代血壓計(jì)有更加顯著的優(yōu)點(diǎn)：（ 1） 使用伺服加壓氣泵 ： 控制加壓速度，并在加壓過(guò)程中測(cè)量血壓；(2)只使用一個(gè)排氣閥 ： 電子快速排氣閥，用于測(cè)量結(jié)束時(shí)的快速排氣。 第三代電子血壓計(jì)（ G3NIBPM） ， 使用的技術(shù) 是 MWI 技術(shù)（加壓時(shí)測(cè)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 。（ 3） 放氣速度一開始就能穩(wěn)定在3~4mmHg/s 上。（ 2） 智能加壓。 測(cè)量特點(diǎn)：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(cè)量者的血壓進(jìn)行智能加壓，測(cè)量結(jié)果更加穩(wěn)定（其他影響因素除外）。而且所有的方案提供商手上也只有這一代的技術(shù)方案。 這一代血壓計(jì)技術(shù)，日本的制造商，大都于十幾年前停止使用。 機(jī)械式定速排氣閥的缺點(diǎn)之四是，即便是對(duì)同一個(gè)被測(cè)者的同一次測(cè)量，壓力高的時(shí)候排氣速度快，壓力低的時(shí)候排氣速度慢。 （ 2） 其排氣速度通常按照中等粗細(xì)的胳膊來(lái)設(shè)定，而實(shí)際的使用者的胳膊或粗或細(xì)，從而影響測(cè)量精度。主要的測(cè)量特點(diǎn)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(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。 第一代電子血壓計(jì)出現(xiàn)時(shí)，確實(shí)改善了人們需要到醫(yī)院等專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)去測(cè)量血壓的狀況，可是其缺點(diǎn)測(cè)量不穩(wěn)定也很明顯；第二代電子血壓計(jì)的出產(chǎn)就很好的客 服了第一代電子血壓計(jì)的缺點(diǎn)；第三代也就是現(xiàn)在電子血壓計(jì)的高端技術(shù)，將電子血壓計(jì)的精度更一步的提升。 現(xiàn)在電子血壓計(jì)從設(shè)計(jì)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(jìn)步。家庭醫(yī)療保健已成為 現(xiàn)代人的醫(yī)療保健時(shí)尚。醫(yī)用電子 的 血壓計(jì)，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(yùn)動(dòng)場(chǎng)等公共衛(wèi)生 ，價(jià)格昂貴但是精確度高。 最初傳統(tǒng)的水銀血壓計(jì)一直受到醫(yī)院，診所，藥店等醫(yī)療機(jī)構(gòu)的青睞，隨著科技的發(fā)展也由于水銀血壓計(jì)自身的一些原理上的缺點(diǎn)，電子血壓計(jì)開始走進(jìn)時(shí)常，并走進(jìn)千家萬(wàn)戶，人們正在告別傳統(tǒng)的水銀血壓計(jì)，而迎來(lái)電子血壓計(jì)的時(shí)代。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(jì)（論文） 5 聽診法為原理制造出來(lái)的水銀血壓計(jì)，可是水銀血壓計(jì)它顧名思義是根據(jù)水銀汞柱的高度配合數(shù)值表來(lái)判斷人體血壓，而且需要專業(yè)的測(cè)量人員來(lái)完成測(cè)量過(guò)程。 （ 10） 不要在浴后、吸煙、飲酒、喝咖啡后測(cè)血壓 [4]。 （ 9） 當(dāng)舒張壓的變音和消失音之間有差異時(shí) 。 （ 8） 發(fā)現(xiàn)血壓聽不清或異常，應(yīng)重復(fù)測(cè)量 。 （ 7） 袖帶過(guò)松，橡膠帶呈氣球狀，有效測(cè)量面積變窄，使血壓測(cè)量值偏高 。 （ 6） 肱動(dòng)脈位置高于心臟水平，測(cè)得血壓值偏低 。 （ 5） 袖帶寬度要合適， 袖帶太窄 ，須加大力量才能阻斷動(dòng)脈血流，測(cè)得數(shù)值偏高 。 （ 3） 為偏癱、肢體外傷或手術(shù)的患者測(cè)血壓應(yīng)測(cè)健測(cè)肢體 。注意事項(xiàng)主要有以下幾點(diǎn)： （ 1） 患者取坐位或仰臥位，被測(cè)肢體應(yīng)和心臟處于同一水平，上臂自然下垂，坐位時(shí)平第四肋軟骨；臥位平腋中線，平整地將袖帶置于上臂中部，距肘窩下緣 23cm。無(wú)法說(shuō)電子血壓計(jì)與傳統(tǒng)血壓計(jì)誰(shuí)更準(zhǔn)確，只是電子血壓計(jì)更加簡(jiǎn)單，更適合家庭，個(gè)人自行測(cè)量血壓使用。測(cè)量結(jié)果因采用更領(lǐng)先 的技術(shù)，也比傳統(tǒng)電子血壓計(jì)更準(zhǔn)確了一些 。當(dāng)然，認(rèn)為電子血壓計(jì)的測(cè)量結(jié)果比使用水銀壓力表的聽診法所測(cè)出的結(jié)果更加準(zhǔn)確也是 錯(cuò)誤的。電子血壓 計(jì)其原理上應(yīng)該是準(zhǔn)確的，電子血壓計(jì)的臨床驗(yàn)證是以聽診法作為標(biāo)準(zhǔn)、使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)設(shè)計(jì)的。 示波法血壓測(cè)量就是根據(jù)脈搏波幅度與袖帶壓力之間的關(guān)系來(lái)估計(jì)血壓的。當(dāng)袖帶壓力從高于收縮壓降到收縮壓 Ps 以下時(shí)，脈搏波會(huì)突然增大，在平均壓 Pm 時(shí)幅值達(dá)到最大。當(dāng)袖帶壓力 P 遠(yuǎn)高于收縮壓時(shí)，脈搏波消失。 目前國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家普遍禁止使用水銀柱式血壓計(jì)，而采用 精度更高的電子壓力計(jì)。 后來(lái) 發(fā)展處 改用各種靈敏的薄膜測(cè)壓計(jì)可以較準(zhǔn)確地測(cè)得收縮和舒張壓。 由于汞的比重太大，水銀測(cè)壓計(jì)難以精確迅速地 反映心搏各期血壓的瞬間變化， 醫(yī)院的醫(yī)生所使用的水銀柱式血壓計(jì)，只是壓力測(cè)量的工具。 最常見的聽診法血壓計(jì)就是醫(yī)院中常用的水銀血壓計(jì)，水銀血壓計(jì)最初由 俄國(guó)醫(yī)師 羅特科夫發(fā)明，裝置包括能充氣的袖袋和與之相連的測(cè)壓計(jì)，將袖袋綁在受試者的上臂，然后打氣到阻斷肱動(dòng)脈血流為止，緩緩放出袖袋內(nèi)的空氣，利用放在肱動(dòng)脈上的聽診器可以聽到當(dāng)袖袋壓剛小于肱動(dòng)脈血壓血流沖過(guò)被壓扁動(dòng)脈時(shí)產(chǎn)生的湍流引起的振動(dòng)聲 (柯 羅特 柯 夫氏聲，簡(jiǎn)稱 柯 氏聲 )來(lái)測(cè)定心臟收縮期的最高壓力，叫做收縮壓?，F(xiàn)行的測(cè)量方法多為血壓的間接測(cè)量，在 血壓間接測(cè)量法中， 又 分為聽診法（ Auscultatory method）和示波法（ Oscillometric method） 兩種 。它需要將管道直接插入 生物體的血管內(nèi)來(lái)直接測(cè)量血壓，它可以連續(xù)的測(cè)量血壓波形的變化并進(jìn)行監(jiān)護(hù)。 由此可見血壓的精確測(cè)量格外重要。由此可見，能夠方便、準(zhǔn)確地測(cè)量血壓值對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓和指導(dǎo)繼發(fā)性高血壓病人合理用藥意義重大。血壓 的及時(shí) 監(jiān)測(cè)對(duì) 預(yù)防疾病及時(shí)治療疾病 、及早發(fā)現(xiàn)疾病，都有重要 的 意義。 血壓的測(cè)量方法 血壓 高低 是人體重要的生理指標(biāo)之一， 正常 的血壓是維持人體正常新陳代謝的 重要條件 之一 。持續(xù)的低血壓狀態(tài)多見于嚴(yán)重病癥，如休克、心肌梗死、急性心臟壓塞等。此外， 還有一種血升高的情況，稱為收縮期高血壓，病人的收縮壓高于正常，但舒張壓則正?；虻陀谡?，因而脈壓差增大此種情況多見于動(dòng)脈硬化等疾病。繼發(fā)性高血壓又稱為癥狀性高血壓，此種血壓是某些疾病的一部分臨床表現(xiàn)，可為暫時(shí)性或?yàn)槌志眯?，臨床上較少見，約占高血壓病人中的 10％。原發(fā)性高血壓一般稱為高血壓病，是病因尚未十分明確而以高血壓為主要臨床