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電子血壓計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧資料

2024-12-09 13:10本頁(yè)面
  

【正文】 要外部上拉電阻,原理圖如下: 設(shè)置測(cè)量 /關(guān)機(jī)查詢GNDKEY1KEY2KEY3 圖 214 按鍵設(shè)計(jì)原理 圖 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 50 頁(yè) PCB 板的 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的血壓計(jì)本著便攜式的特點(diǎn),因此對(duì) PCB 的大小有較高 要求,這里 PCB的尺寸為 80mmX60mm。 圖 211 供電原理圖 另外單片機(jī)內(nèi)部集成了 Charge Pump 和 Voltage Regulator功能如圖 212所示,可以提供 2 倍的電源電壓,和穩(wěn)定的 電壓供給 ADC作參考電壓。 HT45F3W包含的 LCD 驅(qū)動(dòng), 可以 內(nèi)部 設(shè)置 LCD 電路及 各種選項(xiàng),就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間與增益可變的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng),并可以輕松連接多種自定義的液晶顯示器 。 液晶顯示部分簡(jiǎn)介及電路設(shè)計(jì) HT45F3W 其中集成了一個(gè) LCD 驅(qū)動(dòng) ,使用 起來(lái)更加靈活方便 ,而不是 用 更昂貴的基于字符顯示 的 LCM, 降低了成本顯著。 SCF的時(shí)鐘是由給定的下列公式計(jì)算: 1?? SCF CKDF SCFSCF 時(shí)鐘 (25) 其中 SCFCKD代表的 8位在 SCFCDK寄存器中的十進(jìn)制值,通過(guò)設(shè)置 SCFC1寄存器相應(yīng)的位在 fSCF=FSYS/ 1 3 6 12 25 51 1024中選擇。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 50 頁(yè) SCF的增益由下式給出如下公式: ]05[456 :增益 S C FS C F ??? (24) 對(duì) SCF需要具有 大約為 100Hz的頻率的時(shí)鐘。高通濾波器的截止頻率是固定在 。 SCF PGA輸入電壓范圍 VIN,是 30μV 到150μV 。該 PGA1輸出電壓, VPGAO1,由下式給出如下公式 ]6[ : 11211)(1 V O FGGVVP G A O ????? ?? (21) PGA2的增益固定為 2,PGA2偏置 電壓 VOF2以下公式給出: ? ?256 )255~0( ?? VV R E GV O F (22) 該 PGA2輸出電壓, VPGA02,給出下式: 2)21(2 V O FV P G A OV P G A O ??? (23) 它是被提供給 A/D轉(zhuǎn)換器,用于 測(cè)量 血壓的 直流分量 信號(hào) ,用作記錄當(dāng)前袖帶內(nèi)的壓力值。在第二階段,被稱為 G12,具有( 32? 63) / 32的倍數(shù),并通過(guò)控制 PGAC1寄存器。 PGA1增益分為兩個(gè)階段。 圖 28 靜態(tài)電流發(fā)生器 框圖 MPS3117壓力傳感器電橋產(chǎn)生的差分信號(hào), 要進(jìn)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部相關(guān)電路進(jìn)一步處理,并進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換過(guò)后,供程序處理計(jì)算,得到收縮壓和舒張壓以及脈搏。這個(gè)電壓被提供給一個(gè)內(nèi)部的正輸入端運(yùn)算放大器。 該電路可以 通過(guò)設(shè)置 CCVREFC寄存器 來(lái) 選擇的輸出電壓為 ? ,以 。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 50 頁(yè) 圖 27 MPS3117壓力傳感器 電路連接圖 HT45F3W單片機(jī)提供一個(gè)靜態(tài)電流發(fā)生器 (圖 28) 用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓力傳感器的電橋 ]6[ 。壓力傳感器 的 SVIN腳和 SVIP腳引 分別 與單片機(jī)引腳 SVIN腳和 SVIP腳相接, 1腳和 6腳接到單片機(jī)的 CCVIP腳, 3腳接到單片機(jī)的 CCVIN腳 ]9[ 。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 50 頁(yè) 圖 25 MPS3117壓力傳感器外觀圖 技術(shù)指標(biāo): 壓力范圍: 0 ~ 15 PSIG 最大壓力: 30 PSIG 操作溫度范圍: 40 ~ 85 ℃ 操作濕度范圍: 15 ~ 85 %RH 驅(qū)動(dòng)電壓: 5V DC 驅(qū)動(dòng)電流: 1 mA (5kohm) 線性度: % 其等效電路如圖 26 所示 ]8[ 。 MPS3117產(chǎn)品尺寸 77mm的 壓阻式壓力傳感器,可經(jīng)由定電壓 (5 Vdc)或定電流 (1, mA)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生正比于輸入壓力之毫伏等級(jí)電壓輸出訊號(hào),具有優(yōu)異的性能與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。 外部 晶體振蕩器 接法如圖 24所示 ]6[ 。若 LXT振蕩器未被用于任何時(shí)鐘源, XT1/XT2 腳能被用作一般 I/O口使用。需要外部電阻和電容連接到32768Hz晶振以幫助起振。 外部 晶體振蕩器是一個(gè)低頻振蕩器,經(jīng)由配置 選項(xiàng)選擇。 見(jiàn)表 21]6[ 。高速振蕩器有外部晶體振蕩器,外部 RC振蕩器,外部時(shí)鐘和內(nèi)部 8MHz RC 振蕩器。動(dòng)態(tài)切換快慢系統(tǒng)時(shí)鐘的能力使單片機(jī)具有靈活而優(yōu)化的性能 /功耗比,此特性對(duì)功耗敏感的應(yīng)用領(lǐng)域尤為重要。所有振蕩器選擇通過(guò)配置選項(xiàng)選擇。外部振蕩器需要一些外圍器件,而集成的兩個(gè)內(nèi)部振蕩器不需要任何外圍器件。當(dāng)系統(tǒng)在較強(qiáng)干擾的場(chǎng)合工作時(shí),建議使用增強(qiáng)型的復(fù)位電路, 如 圖 23所示 ]6[ 。 在許多應(yīng)用場(chǎng)合,可以在 VDD和 RES之間接入一個(gè)電阻,在 VSS與 RES之間接入一個(gè)電容作為外部復(fù)位電路。在這段時(shí)間內(nèi),單片機(jī)的正常操作是被禁止的。 由于復(fù)位引腳與 ,復(fù)位功能必須使用配置選項(xiàng)選擇。上電復(fù)位以后,在程序執(zhí)行之前,部分重要的內(nèi)部寄存器將會(huì)被設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。 HT45F3W 的復(fù)位電路 復(fù)位功能是任何單片機(jī)中基本的部分,使得單片機(jī)可以設(shè)定一些與外部參數(shù)無(wú)關(guān)的先置條件。在硬件上使用 eLink 搭 配專用的OCDS( OnChipDebugSupprt)架構(gòu)的 MCU,可提供與最終 MCU 相同的封裝及特性的模擬。 HT45F3W 型單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 22 所示 ]6[ 。HT45F3W 型單片機(jī)具有豐富的功能,還有針對(duì)血壓計(jì)的片內(nèi)外設(shè),是設(shè)計(jì)電子血壓計(jì)控制器的不二首選。 fTB 用于時(shí)基 0/1 中斷功能的時(shí)鐘源??焖賳拘寻l(fā)生后, fSUB 為單片機(jī)提供一個(gè)次時(shí)鐘,使系統(tǒng)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)快速喚醒。 另外兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘用于外圍電路,次時(shí)鐘源 fSUB 和周期時(shí)鐘 fTBC。高頻時(shí)鐘來(lái)自 HXT、 ERC、 HIRC 振蕩器或 EC,可通過(guò)配置選項(xiàng)選擇,低頻系統(tǒng)時(shí)鐘源來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘 fL,若 fL 被選擇,可通過(guò)配置選項(xiàng)設(shè)定為 LXT 或 LIRC 振蕩器。用戶使用配置選項(xiàng)和寄存器編程可獲取多種時(shí)鐘,進(jìn)而使系統(tǒng)時(shí)鐘獲取最大的應(yīng)用性能。該系列單片機(jī)提供高、低速兩種時(shí)鐘源,它們之間可以動(dòng)態(tài)切換, 用戶可通過(guò)優(yōu)化單片機(jī)操作來(lái)獲得最佳性能 、 功耗比。 現(xiàn)今的應(yīng)用要求單片機(jī)具有較高的性能及盡可能低的功耗,這種矛盾的要求在便攜式電池供電的應(yīng)用領(lǐng)域尤為明顯。 和 Regulatr 模塊 。 , 低電壓檢測(cè)功能 。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 50 頁(yè) 12位分辨率的 A/D轉(zhuǎn)換器 。 實(shí)現(xiàn) 時(shí)間測(cè)量,輸入捕捉,比較匹配輸出, PWM 輸出或 單脈沖輸出功能 SPI 接口 。 。 12 層硬件堆棧 。 :正常,低速, 空閑和休眠 , 電源關(guān)閉 。 s 指令周期在 VDD=5V12MHz 系統(tǒng)時(shí)鐘 。非常適用于臂式血壓計(jì)及腕式血壓計(jì) 以及 各項(xiàng)居家醫(yī)療健康器材等產(chǎn)品。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 50 頁(yè) 2 電子血壓計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī) 電路設(shè)計(jì) HT45F3W 單片機(jī)簡(jiǎn)介 HT45F3W 型單片機(jī)是臺(tái)灣 Hltek 公司 在醫(yī)療量測(cè)領(lǐng)域正式推出高度整合,高性價(jià)比的血壓計(jì)專用 MCU。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 50 頁(yè) 電子血壓計(jì)的工作原理 當(dāng)袖帶充氣時(shí),袖帶內(nèi)部便會(huì)產(chǎn)生一定 壓力, 壓 力傳感器 MPS3117 感 應(yīng)到該壓力時(shí),經(jīng)過(guò) HT45F3W 單片機(jī)內(nèi)部 放大以及濾波電路后,由單片機(jī) 的 ADC 讀入,并進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 電子血壓計(jì)工作原理 血壓測(cè)量的工作原理 由于心搏動(dòng)力學(xué)作用,在袖帶里所發(fā)生的壓力變化將能夠準(zhǔn)確的反映出心 搏壓力的波動(dòng),即脈搏波,因此隨著袖帶里壓力的變化 ,脈搏波將呈現(xiàn)以下的變化趨勢(shì) 如圖13所示 : 1. 當(dāng)袖帶壓力遠(yuǎn)高于收縮壓時(shí),脈搏波消失; ,脈搏波開(kāi)始出現(xiàn),并呈現(xiàn)逐 漸增大的趨勢(shì); 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 50 頁(yè) ,脈搏波會(huì)突然增大; ,脈搏波的幅度達(dá)到最大值; ,袖帶與胳膊的壓力緊密程度下降時(shí),脈搏波的幅度也開(kāi)始減?。? ,脈搏波的幅度會(huì)突然減?。? ,脈搏波消失。 若按下開(kāi)始按鍵 ,系統(tǒng)則對(duì)芯片內(nèi)部的 ADC、 PGA、濾波器 、 液晶驅(qū)動(dòng)等模塊初始化,參數(shù)設(shè)置后,系統(tǒng)利用 PWM 波控制氣泵同時(shí) 系統(tǒng) 將會(huì)啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)束后將進(jìn)行數(shù)據(jù)處理階段,若未轉(zhuǎn)換完畢將進(jìn)行程序循環(huán)繼續(xù)轉(zhuǎn)換 。而外部電路只需傳感器電路,顯示電路及電源部分電路。同時(shí)又可對(duì)顯示內(nèi)容實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì),成本也 較低,適合大批量生產(chǎn)。 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 50 頁(yè) 方案三: 采用定制的段式液晶顯示。 ( 3)、顯示電路選擇 方案一: 采用 數(shù)碼管 顯示,數(shù)碼管是由八 個(gè) 發(fā)光二極管組成,對(duì)于顯示 較少數(shù)據(jù)量時(shí) ,功耗要求不高的情況下可以選用 ,顯然作為血壓計(jì)這種電池供電 ,數(shù)據(jù)顯示的也較多的顯示方式 ,是不合適的 。 HT45F3W 整合了多個(gè)可程序調(diào)整放大倍率及偏壓的專用運(yùn)算放大器,內(nèi)部帶 有 12位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,恒 定電流產(chǎn)生器,同時(shí)具有 ChargePump 及 Regulatr 等功能,并搭配 IAP( InApplicatinPrgramming)技術(shù),對(duì)于程序更新及量測(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存都可輕易完成。能以 3V 的超低 壓工作;同時(shí)也與MCS51 系列單片機(jī)完全 兼容 ,具有 89C51 的功能, 而 且具有在線編程可擦除技術(shù),當(dāng)在對(duì) 系統(tǒng) 進(jìn)行調(diào)試時(shí), 不需要拿下單片機(jī)進(jìn)行編程 ,而直接進(jìn)行程序調(diào)試 ]3[ 。顯示采用段式液晶。 具體設(shè)計(jì)方案 ( 1)、整體設(shè)計(jì)方案論證選擇 方案一 : 蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 50 頁(yè) 采用基于 AT89C51 單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案,配合外部 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,傳感器,搭建外部放 大電路,分離電路,以及 濾波電路, 低通濾波器,顯示部分采用 LCD12864 進(jìn)行顯示。 而對(duì)于單片機(jī)的要求是 血壓變動(dòng) 能 及時(shí)抓住高、低壓,體積小,集成度高,抗干擾能力強(qiáng),可靠性高,價(jià)格低,運(yùn)用靈活 ,易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的單片機(jī)。 血壓計(jì) 控制器 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)總體要求 該種血壓控制器 是將傳感技術(shù)與單片機(jī) 緊密 結(jié)合而成的,它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該 能完成三個(gè)基本任務(wù) : 測(cè)量 血 管的壓力,并能夠?qū)?信號(hào)轉(zhuǎn)變成 電信號(hào); 利用單片機(jī) 采集壓力信號(hào)并計(jì)算出 高壓與低圧; 能夠 在屏幕上顯示測(cè)量結(jié)果。 電子血壓計(jì)使用注意事項(xiàng) ]3[ ,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; ,以相同的姿勢(shì)測(cè)量血壓; ,測(cè)量前安靜休息 10~ 20 分鐘,深呼吸 2~ 3次; ; 、吸煙、飲酒、喝咖啡后測(cè)血壓; 。 千帕 ); 能記憶多組 測(cè)量的 數(shù)據(jù) ;時(shí)間、日期的顯示。 5%)靜態(tài)壓力精確度:177。 對(duì)個(gè)體被測(cè)者來(lái)說(shuō),電子血壓計(jì) 和聽(tīng)診法有差異是很正常的。 如今電子血壓計(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能測(cè)量,測(cè)量數(shù)據(jù)能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸至倍益知心健康管理平臺(tái),并將生成健康數(shù)據(jù)報(bào)告反饋給用戶。認(rèn)為水銀柱式血壓計(jì)是精確的血壓計(jì)的觀點(diǎn)是片面的,因?yàn)樗y柱式血壓計(jì)只是一個(gè)壓力計(jì)而已,重點(diǎn)在于醫(yī)生通過(guò)聽(tīng)診器進(jìn)行的聽(tīng)診。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(tīng)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)的臨床驗(yàn)證是以聽(tīng)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。本課題研究設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)血壓記錄儀,使每次測(cè)量結(jié)果完全透明,實(shí)時(shí)分析,使醫(yī)生可以對(duì)照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,有效查找出干擾和偽差引起的誤檢測(cè),恢復(fù)真實(shí)血壓,保證血壓報(bào)告的有效性和可靠性。在動(dòng)態(tài)血壓檢測(cè)中干擾和偽差是不可避免的。勞動(dòng)、飲食、吸煙和飲酒也可影響血壓值。 對(duì)同一個(gè)人來(lái)說(shuō),影響血圧因素也非常多,測(cè)得結(jié)果在某些情況就不能真實(shí)的反映被測(cè)對(duì)象的血壓值。 目前生活中使用的血壓計(jì)大部分是水銀式的。在使用時(shí),需要用一個(gè)準(zhǔn)確的汞柱血壓計(jì)一同校核,專業(yè)性較強(qiáng)。特點(diǎn)是操作方便,不用聽(tīng)診器,省略放氣系統(tǒng),排除聽(tīng)覺(jué)不靈敏,噪音干擾等造成的誤差,但準(zhǔn)確性不如汞柱式血壓計(jì)。 ( 3)電子血壓計(jì) : 袖帶內(nèi)有一換能器,有自動(dòng)采樣單片機(jī)控制數(shù)字運(yùn)算,自動(dòng)放氣程序。外形似表 ,呈圓盤狀,正面盤上標(biāo)有刻度及讀數(shù),盤中央有一指針 ,以提示血壓數(shù)值。 常用血壓計(jì)有 : ]1[ ( 1)汞柱式 :玻璃管面 ,標(biāo)有雙刻度;玻璃管上 端蓋以金屬帽與大氣相通,下端和汞槽相通 ,汞槽內(nèi)有水銀;特點(diǎn):測(cè)得數(shù)值準(zhǔn)確可靠,但較笨重不易攜帶,且玻璃管部分易破裂。
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