【正文】 metric blood pressure measurement system design theory design project. The program hardware with AT89C51 microcontroller as the core, including signal acquisition and processing circuit, A / D converter circuit, memory expansion circuits, LCD circuits, Automatic Filling and Releasing circuit, most of the keyboard circuit a few. In this paper, several parts of the above detailed description of hardware and software design, introduced the selection of core chips, the external circuit connection, the connection between the chip and the chip circuit, program design methods and corresponding software program. Discussion illustrates the point of all parts of the circuit works, and the specific design of its hardware and software. Keywords: Singlechip；blood pressure；Sphygmomanometer；Oscillometric method；pulse waveform目 錄摘要 IAbstract II1 緒論 1 背景 1 血壓測(cè)量方法 1 血壓計(jì)測(cè)量現(xiàn)狀 22 血壓計(jì)設(shè)計(jì)原理 3 示波法測(cè)量血壓原理 3 示波法概述 3 示波法原理 3 設(shè)計(jì)的總體思路 43 濾波電路設(shè)計(jì) 6 傳感器 6 壓力傳感器簡(jiǎn)介 6 壓力傳感器的選用 6 濾波器設(shè)計(jì) 7 濾波器概述 7 低通濾波器設(shè)計(jì) 9 帶通濾波器設(shè)計(jì) 114 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 單片機(jī)AT89C51 15 時(shí)鐘及復(fù)位電路設(shè)計(jì) 17 ADC0809轉(zhuǎn)換電路及內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能部件 18 A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 18 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能部件 19 ADC0809的運(yùn)行時(shí)序 22 自動(dòng)充放氣電路的設(shè)計(jì) 22 控制按鈕電路與顯示電路 23 控制按鈕電路設(shè)計(jì) 24 顯示電路 245 軟件設(shè)計(jì) 26 血壓信號(hào)采集 26 控制按鈕及顯示電路程序設(shè)計(jì) 28 控制按鈕程序設(shè)計(jì) 28 液晶顯示程序設(shè)計(jì) 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄 3336基于單片機(jī)的電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)1 緒論隨著人們生活水平的不斷提高，心血管疾病特別是高血壓、動(dòng)脈硬化疾病的發(fā)病率和死亡率較30年前有了明顯提高，據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界死亡人數(shù)中，約有三分之一死于此類疾病，很多病人由于沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)病變延誤了治療而死于非命。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；血壓；血壓計(jì)；示波法；脈搏波The design of portable blood pressure monitorAbstractSingle chip with its superior performance, are widely used to drill in various fields has bee a mature technology, in medicine all the more yes get a better application. Blood pressure is extremely important health indicators。本文對(duì)以上幾個(gè)部分的軟硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的闡述，介紹了核心芯片的選型，外圍電路的連接，芯片與芯片之間的連接電路，程序設(shè)計(jì)方法和相應(yīng)的軟件程序。首先依據(jù)示波法和脈搏波理論設(shè)計(jì)了血壓測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。氣泵給氣囊充氣后通過感器傳的電壓經(jīng)放大、濾波得到脈搏信號(hào)，計(jì)算出收縮壓、舒張壓和脈搏?，F(xiàn)代人患心血管疾病呈低齡化趨勢(shì)，所以隨時(shí)關(guān)注我們的血壓狀況對(duì)我們百利無(wú)害。摘 要單片機(jī)以其卓越的性能，得到廣泛的應(yīng)用，以深入到各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)，在醫(yī)學(xué)方面更是得到了較好的應(yīng)用。血壓是極為重要的健康指標(biāo)，血壓測(cè)量的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到人們的健康。本論文討論了以AT89C51單片機(jī)為核心的電子血壓計(jì)測(cè)量原理。重點(diǎn)介紹了單片機(jī)及濾波電路的設(shè)計(jì)。該方案硬件電路以AT89C51單片機(jī)為核心，包括信號(hào)采集處理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，控制按鈕電路和顯示電路等幾大部分。討論說明了各部分電路點(diǎn)的工作原理，以及其軟硬件的具體設(shè)計(jì)。 blood pressure measurement accuracy is directly related to people39。因此，對(duì)人體的血壓準(zhǔn)確地測(cè)量，及時(shí)的預(yù)防和治療心血管疾病，具有非常重要的意義。動(dòng)脈血壓在循環(huán)系統(tǒng)中占有重要地位，它能促使血液克服阻力，向前流動(dòng)。血壓過高則增加心臟和血管的負(fù)荷，心臟必須加強(qiáng)收縮才能完成射血任務(wù)，嚴(yán)重時(shí)可引起心室擴(kuò)大，心輸出量減少，使循環(huán)功能發(fā)生障礙，血壓過高還可導(dǎo)致血管破裂，嚴(yán)重時(shí)要影響生命。本課題是對(duì)電子血壓計(jì)的研究，讓人們隨時(shí)可以在家里測(cè)量自己的血壓，隨時(shí)關(guān)注自己的血壓情況，及早發(fā)現(xiàn)問題，能及時(shí)的去醫(yī)院就診，所以，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握自己血壓高、低壓變化的情況，適時(shí)治療和采取有效措施具有十一分積極的意義。直接法血壓測(cè)量是將一根導(dǎo)管插入欲測(cè)部位的血管或心臟內(nèi)，通過導(dǎo)管內(nèi)的液柱同放在體外的應(yīng)變式傳感器、線性可變電感式差動(dòng)變壓器、電容式傳感器等相連，從而測(cè)出導(dǎo)管端部的壓力。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確，并能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。間接法是利用脈管內(nèi)壓力與血液阻斷開通時(shí)刻所出現(xiàn)的血流變化間的關(guān)系，從體表測(cè)出相應(yīng)的壓力值。間接式血壓測(cè)量的方法很多，其中最主要的一種方法是利用袖帶充氣加壓阻斷動(dòng)脈后，隨后緩慢放氣，在袖帶下或動(dòng)脈的遠(yuǎn)端檢測(cè)脈搏的變化或血流的變化作為收縮壓和舒張壓的判據(jù)；也可把袖帶內(nèi)壓力波動(dòng)的形式作為判據(jù)。在這些方法的基礎(chǔ)上，人們開發(fā)了很多自動(dòng)及半自動(dòng)的血壓間接測(cè)量系統(tǒng)，即各種類型的數(shù)字血壓計(jì)。論文主要包括研究包括：對(duì)示波法原理的學(xué)習(xí)與研究；設(shè)計(jì)濾波電路對(duì)從壓力傳感器輸出的袖帶壓力信號(hào)、脈搏波信號(hào)的獲?。辉O(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)模擬信號(hào)數(shù)字化處理；設(shè)計(jì)液晶顯示電路對(duì)其三種血壓的顯示；以及自動(dòng)充放氣電路和鍵盤電路。 以往測(cè)量血壓都使用氣壓式血壓計(jì)，這種血壓計(jì)除醫(yī)生外一般人不容易掌握，且自己為自己測(cè)量多有不便 。早期的電子血壓計(jì)有在電子手表的功能上再附加測(cè)量血壓功能，操作比較繁瑣。電子式血壓計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)為：使用簡(jiǎn)易，可一人獨(dú)自操作；測(cè)量值便于記錄，體積輕巧便于攜帶。 2 血壓計(jì)設(shè)計(jì)原理 示波法測(cè)量血壓原理在硬件電路設(shè)計(jì)之前，必須知道本系統(tǒng)的軟件算法分析是基于什么理論的，也就是說必須知道系統(tǒng)所需要提取的是什么信號(hào)。 示波法概述 示波法（Oscillometric method），也稱為振動(dòng)法或測(cè)振法。此法也需要用袖帶阻斷動(dòng)脈血流， 但在放氣過程中，不是檢測(cè)柯氏音，而是檢測(cè)袖帶內(nèi)氣體的振蕩波。 示波法原理示波法血壓測(cè)量中采用充氣袖帶來阻斷動(dòng)脈血流，當(dāng)動(dòng)脈血流被阻斷時(shí)，由于近端血液的脈動(dòng)，在袖帶內(nèi)可以檢測(cè)出動(dòng)脈血流產(chǎn)生的氣壓振動(dòng)波。當(dāng)袖帶內(nèi)壓力等于收縮壓（PS）時(shí)，振動(dòng)波幅度增大，隨著袖帶內(nèi)壓力不斷降低，振動(dòng)波幅度不斷增大。當(dāng)袖帶內(nèi)壓力小于平均壓時(shí)振動(dòng)波幅值逐漸減小，袖帶內(nèi)壓力小于舒張壓(PD)以后，動(dòng)脈管壁在舒張期已充分?jǐn)U張，管壁剛性增加，而振動(dòng)波維持在較小的水平。在袖帶放氣過程中袖帶內(nèi)的變化曲線如圖21所示。其中，圖22(b)濾除了圖22(a)降壓曲線的直流成份，并放大了交流成份，得到了脈動(dòng)波，便于研究變化。 圖22 袖帶放氣過程中袖帶內(nèi)的變化曲線根據(jù)示波法得到的袖帶壓力信號(hào)圖22(c)和動(dòng)脈壓力波圖22(b)結(jié)合算法可以求出血壓。根據(jù)示波法為前提來測(cè)量血壓，而示波法需要對(duì)袖帶進(jìn)行充放氣來獲取壓力信號(hào)和脈搏波，所以必須用單片機(jī)來控制充氣與放氣。通過壓力傳感器傳送得到的電信號(hào)還不能被單片機(jī)分析應(yīng)用，這就需要對(duì)電信號(hào)的處理與轉(zhuǎn)換。根據(jù)示波法測(cè)量的原理以及血壓計(jì)的智能化要求，血壓計(jì)總體框圖如圖23所示。此時(shí)，肱動(dòng)脈血管受壓迫停止脈動(dòng)，然后通過單片機(jī)控制放氣閥進(jìn)行緩慢放氣，使袖帶壓力逐步減小，當(dāng)袖帶壓下降到肱動(dòng)脈收縮壓以下時(shí)，肱動(dòng)脈開始搏動(dòng)，并隨著袖帶壓的下降不斷加強(qiáng)。袖 帶充氣泵放氣閥A/D轉(zhuǎn)換電路顯示器濾波電路壓力傳感器袖帶壓力信號(hào)脈搏波信號(hào)單片機(jī)鍵 盤圖23 血壓計(jì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框圖3濾波電路設(shè)計(jì)常用的傳感器有光電傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、超聲傳感器、霍爾傳感器。 壓力傳感器簡(jiǎn)介通常所說的壓力傳感器也包括壓強(qiáng)傳感器，主要用于測(cè)量接觸力，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境。壓電壓力傳感器是利用石英、鈦酸鋇和酒石酸鉀鈉等壓電材料的正壓電效應(yīng)制成。但實(shí)際情況并非如此，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。示波法測(cè)量血壓對(duì)壓力傳感器的要求主要是線性度和方差。本次設(shè)計(jì)采用MOTOROLA公司生產(chǎn)的MPX5050GP壓阻式壓力傳感器，該傳感器是被廣泛應(yīng)用的先進(jìn)的單片硅片壓力傳感器，尤其是對(duì)于那些采用與A/D輸入的微控制器或微處理器。其運(yùn)行特性如下：壓力范圍：0~50Kpa（血壓的測(cè)量范圍通常為0～300mmHg(050KPa)）電源電壓：~；一般采用5Vdc供電。傳感器的轉(zhuǎn)換函數(shù)如下所示：VOUT=VS*（*P+） （31）其中，VS為傳感器供電電壓，單位為VP為所需轉(zhuǎn)換的壓力信號(hào)，單位為kPaVOUT為轉(zhuǎn)換后輸出的電壓幅值，單位為V根據(jù)傳遞函數(shù)壓力輸入與輸出信號(hào)如圖31所示。模擬信號(hào)處理電路的任務(wù)就是從噪聲中提取袖帶壓信號(hào)和脈搏波信號(hào)，并將它們調(diào)整到適當(dāng)?shù)碾娖捷敵鼋oA/D轉(zhuǎn)換電路,其電路結(jié)構(gòu)如圖32所示。它能讓制定頻段的信號(hào)順利通過，甚至還能放大，而對(duì)非自定的信號(hào)予以衰減。濾波器按照其頻域特性可分為低通、高通、帶通、帶阻和全通五種，上述各種濾波器的理想特性如圖33所示。高通濾波器主要用于有效頻率較高，而又必須消除低頻、甚至直流信號(hào)的影響的場(chǎng)合。帶通濾波器主要用于遴選出有用頻段的信