【正文】 1）成本低廉；（ 2）制造簡(jiǎn)單； (3)體積小，便于攜帶；（ 4）靈敏度高等準(zhǔn)則。靈敏度高就要使用較為靈敏的傳感器，因?yàn)闇y(cè)量范圍不用很大，所以也不難選擇。 所以完成該設(shè)計(jì)至少需要以下的元器件： （ 1） 傳感器： 用于對(duì)血壓的感 應(yīng)； （ 2）單片機(jī)： 處理傳感器收集的信號(hào)； （ 3）液晶顯示屏： 用于顯示收縮壓與舒張壓的數(shù)值； 設(shè)計(jì)方案提出 目前 人們最常用的 電子血壓計(jì)主要有手動(dòng)式數(shù)字電子血壓計(jì)和全自動(dòng)電子數(shù)學(xué)血壓計(jì)。另一類是全自動(dòng)電子數(shù)字血壓計(jì)，它無(wú)需捏橡膠球充氣加壓，只需要按動(dòng)開關(guān)鍵，一切就都可以自動(dòng)完成。腕式電子血壓計(jì)，不適合老年人使用，因?yàn)樗麄兊难獕罕旧硪呀?jīng)較高，且血液粘稠度高，用此類血壓計(jì) 測(cè)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(gè)測(cè)量結(jié)果已經(jīng)沒(méi)有參考價(jià)值了。臂式血壓計(jì)因?yàn)椴扇×耸直蹨y(cè)量，手臂處血壓信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，易采集。血壓信號(hào)強(qiáng)度高，便于以后的硬件設(shè)計(jì)，與血壓值得計(jì)算。 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(jì)有很大的改動(dòng) 。 智能血壓測(cè)量系統(tǒng)以數(shù)字壓力傳感器為測(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。 袖 帶 壓 力 傳 感 器袖 帶 壓 力 信 號(hào) 脈 搏 波 信 號(hào)單 片 機(jī)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(jì)系統(tǒng)框圖 方案二 在本套設(shè)計(jì)方案中，主要以 以模擬傳感器作為測(cè)量器件，實(shí)現(xiàn)血壓測(cè)量。該系統(tǒng)主要是充氣給袖帶，通過(guò)模擬傳感器的測(cè)量，將測(cè)量到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路的處理分理處袖帶壓力信號(hào)與脈搏信號(hào)，在經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量通過(guò)單片機(jī)處理，并顯示于液晶顯示器上。最后經(jīng)過(guò) A/D 處理送入單片機(jī)，計(jì)算并得出舒張壓與收縮壓。方案一中，通過(guò)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(gè)物理量轉(zhuǎn)換成電壓的訊號(hào)，將這個(gè)電壓訊號(hào)傳入控制核心單片機(jī)，最后，在單片機(jī)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。 這兩個(gè)過(guò)程 ，從理論上來(lái)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 講，是完全正確的；從現(xiàn)有條件上來(lái)講，也是完全可以做到的。 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(gè)采用的是 數(shù)字傳感器 ，一個(gè)采用的是 模擬傳感器 。對(duì)此， 我對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行了 如下的比較。 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(qiáng)型品種。 ASDX 001壓力傳感器采用標(biāo)準(zhǔn) DIP 封裝，可對(duì)傳感器偏置、靈敏度、溫度系數(shù)和非線性度進(jìn)行數(shù)字校正。 數(shù)字傳感器 ASDX 系列 壓力傳感器的精度在滿量程范圍內(nèi)為 177。 該壓力傳感器可用于測(cè)量絕壓、差壓和表壓。此系列傳感器可用于非腐蝕性、非電離的工作流體，如空氣和干燥氣體。該壓力傳感器 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。壓力測(cè)量范圍 300mmHg PSIG/40kpa，工作溫度范圍為： 20℃ ~+100℃，線性度 ％，磁滯現(xiàn)象 +％。方案二中因?yàn)椴扇〉氖悄M傳感器，所以會(huì)對(duì)系統(tǒng)的完成上帶來(lái)一些難題。 總體來(lái)說(shuō)，方案一中采用的數(shù)字傳感器，價(jià)格高昂，但是性能穩(wěn)定，因?yàn)闆](méi)有繁雜的電路，所以準(zhǔn)確度上也會(huì)有保證，而且對(duì)電路的設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)都會(huì)帶來(lái)便利。所以本人采取方案一來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。壓力震蕩波起源于血管壁的搏動(dòng)。放氣過(guò)程中連續(xù)記錄的震蕩波中的脈動(dòng)成分呈現(xiàn)近似拋物線的包絡(luò)，示波法的關(guān)鍵在于找到充放 氣脈動(dòng)壓力波的包絡(luò)及動(dòng)脈血壓之的關(guān)系。 圖 血壓交直流信號(hào)及收縮壓和舒張壓位置 首先找到最大振幅值 Amax 處 ,往前找到幅值為 0. 5Amax 的瞬態(tài)位置處，此位置所對(duì)應(yīng)的血壓直流分量的值定為收縮壓 ,往后找到幅值為 0. 8Amax 的瞬態(tài)位置處，此位置所對(duì)應(yīng)的血壓直流分量定為舒張壓 ,將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓的值經(jīng)單片機(jī)的控制輸出到 LED 液晶顯示。 所以 收縮壓 即 為：Ps=P/Ui=Ks*Um。 舒張壓為：Pd=P/Ui=Kd*Um[5]。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 而系統(tǒng)總體的運(yùn)行原理是 由充氣泵 充氣 ，產(chǎn)生 實(shí)時(shí) 壓力，數(shù)字壓力傳感器 ASDX 001感應(yīng)到該壓 力值， 收集該數(shù)據(jù) 并將該 數(shù)據(jù) 通過(guò) 自身的 A/D 轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，在單片機(jī)的控制下以串行數(shù)字形式經(jīng)單片機(jī)的 AT89C51 的第 1 腳讀入。 采集出數(shù)據(jù)的峰值然后通過(guò)計(jì)算得到收縮壓與舒張壓， 然后經(jīng) DM162 液晶顯示模塊進(jìn)行顯示 [6]，最后經(jīng)過(guò)用戶同意，按鍵確定，然后使用放氣閥放氣，準(zhǔn)備下次測(cè)量 。 系統(tǒng)運(yùn)行原理如圖 所示 。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 物理傳感器 原理 是物理效應(yīng)， 比如 壓電效應(yīng)， 磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等 ，這樣以來(lái) 被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào) ，方便人們采集 。有些傳感器既不能劃分到物理 類，也不能劃分為化學(xué) 類?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。 （ 1） 模擬傳感器： 將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 （ 3） 膺數(shù)字傳感器 ：將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。 本設(shè)計(jì)就是采用的數(shù)字傳感器，即將被測(cè)量的非電學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，從而傳送給單片機(jī)處理，并最終將信息顯示于液晶屏上。所以在選擇上應(yīng)該選擇壓力測(cè)量范圍相似的，這樣可以減少誤差。 ASDX 傳感器 系列是 Sensym 公司檢定合格的 ICT 代表產(chǎn)品的一種增強(qiáng)型品種 ， 也是工業(yè)水平領(lǐng)先的一種 SDX 系列傳感器增強(qiáng)型。 ASDX 001 壓力傳感器 包含了 專用 的 集成電路（ ASIC)經(jīng)過(guò) 專業(yè) 校準(zhǔn)并有溫度補(bǔ)償 功能 。 ASDX 001 采用 的 IC兼容性協(xié)議， 可以讓傳感器 無(wú)需額外的元件或電子電路，就可 以輕松 地連接最常用的微控制器和微處理器。 %。傳感器的設(shè)計(jì)和制造均遵循 ISO 9001 標(biāo)準(zhǔn)。 傳感器的輸出是一個(gè) 16 進(jìn)制格式的 己校正的壓力值，其分辨率為 12 位。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)。 數(shù)字壓力傳感器 ASDX 001 的結(jié)構(gòu) ： （ 1） 外部結(jié)構(gòu) ： 如圖 所示，為 ASDX 001 的外部結(jié)構(gòu)圖。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3. 2 所示 。工作電壓為正 5 負(fù)。 因此，這個(gè)電路連接十分簡(jiǎn)單，只需要將傳感器的輸出腳 Vout 連接到 AT89C51 單片機(jī)的 1 腳上即可。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。由于其發(fā)展非常迅速，舊的單片機(jī)的定義已不能滿足，所以在很多應(yīng)用場(chǎng)合被稱為范圍更廣的微控制器。作為超大規(guī)模集成電路技術(shù)而成的芯片來(lái)講，它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。從上世紀(jì) 80 年代，單片機(jī)由僅有CPU 的專用 處理器 芯片發(fā)展而來(lái)?，F(xiàn)在的單片機(jī)已經(jīng)不僅僅使用在工業(yè)領(lǐng)域，它已深入千家萬(wàn)戶，手機(jī)、 電話 、 計(jì)算器 、家用電器、電子玩具、 掌上電腦 以及鼠標(biāo)等電子產(chǎn)品中都含有 單片機(jī) 。 單片機(jī) 誕生于 1971 年，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SoC 三大階段，早期的 SCM 單片機(jī)都是 8 位或 4 位的?；谶@一系統(tǒng)的 單片機(jī) 系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。90 年代后隨著 消費(fèi)電子產(chǎn)品 大發(fā)展， 單片機(jī) 技術(shù)得到了巨大提高。 當(dāng)代 單片機(jī) 系統(tǒng)已經(jīng)不再只在 裸機(jī) 環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的 嵌入式操作系統(tǒng)被廣 泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。 早期階段 ： SCM 即單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上， Intel 公司功不可沒(méi)。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。在發(fā)展 MCU 方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記 Intel 和 Philips的歷史功績(jī)。隨著微電子技術(shù)、 IC 設(shè)計(jì)、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)應(yīng)該由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器（ ROM 及 RAM）和 I/O 接口組成。 運(yùn)算器 ： 運(yùn)算器由運(yùn)算部件 ——算術(shù)邏輯單元（ Arithmetic amp。 ALU 的作用是把傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來(lái)源為兩個(gè) 8 位數(shù)據(jù)，分別來(lái)自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。例如，兩個(gè)數(shù) 6和 7 相加，在相加之前，操作數(shù) 6 放在累加器中， 7 放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時(shí)， ALU 即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果 13 存入累加器， 取代累加器原來(lái)的內(nèi)容 6。 控制器 ： 控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的 “決策機(jī)構(gòu) ”，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作。 微處理器內(nèi)通過(guò)內(nèi)部總線把 ALU、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過(guò)外部總線與外部的存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。通過(guò)輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。 程序存儲(chǔ)器（ Flash ROM） ： 89C51 片內(nèi)存儲(chǔ)器容量為 4KB，地址從 0000H 開始，用于存放程序和表格常數(shù)。 在這 128 字節(jié)的 RAM 中，有 32 字節(jié)單元可指定為工作寄存器。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 (3)I/O 接口 ： 89C51 有 4 個(gè)與外部交換信息的 8 位并行接口，即 P0~P3。 P0~P3 口 4 個(gè)鎖存器同 RAM統(tǒng)一編址，可以把 I/O 口當(dāng)做一般特殊功能寄存器（ SFR）來(lái)尋址。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表 的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機(jī) 、 攝像機(jī) 、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開 單片機(jī) 。 單片機(jī) 廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng) 域，大致可分如下幾個(gè)范疇： （ 1） 智能儀器 ： 單片機(jī) 具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的 傳感器 ，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、電流、 功率 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。例如精密的 測(cè)量設(shè)備（電壓表、 功率計(jì) ， 示波器 ，各種分析儀）。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種 報(bào)警系統(tǒng) ，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 （ 4） 網(wǎng)絡(luò)和通信 :現(xiàn)代的 單片機(jī) 普遍具備 通信接口 ，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型 程控交換機(jī) 、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信， 無(wú)線電 對(duì)講機(jī)等。 （ 6） 模塊化系統(tǒng) ： 某些專用 單片機(jī) 設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種 電路 中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如：音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似 于 ROM），由 微控制器 讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類似于聲卡）。 （ 7） 汽車電子 ： 單片機(jī) 在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于 CAN 總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能 電子控制器 、 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)、 abs 防抱死系統(tǒng) 、制動(dòng)系統(tǒng)、胎壓檢測(cè)等。 AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM ),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令 系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C51 單片機(jī)能應(yīng)用許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 [10]。 圖 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖 AT89C51 的 主要性能參數(shù) 如下 : 4k 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲(chǔ)器 全靜態(tài)操作 :OHz24MHz 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 2 個(gè) 16 位定 時(shí) /計(jì)數(shù)器 可編程串行以 UART 通適 同時(shí)， AT89C51 可降至 OHz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有 部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 GND：接地 端 。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為 高 阻 輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。作為輸入口使用時(shí)要先寫 1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的