数字电子血压计

数字电子血压计电路设计 血压简介血压简介 血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力 也即压强 也就是说血管内血 液的静压就是血压 人体的血压是随时间周期变化的 收缩压是指血压的最大值 舒张压 是指血压的最小值 示波法测量原理示波法测量原理 图 1 图 2 首先把袖带捆在手臂上 见图 1 自动对袖带充气 到一定压力 一般为 180 230 mmHg 开始放气 当气压到一定程度 血流就能通过血管 且有一定的振荡波 振荡 波通过气管传播到机器里的压力传感器 压力传感能实时检测到所测袖带内的压力及波动 逐渐放气 振荡波越来越大 再放气由于袖带与手臂的接触越松 因此压力传感器所检测 的压力及波动越来越小 我们选择波动最大的时刻为参考点 以这点为基础 向前寻找是 峰值 0 45 的波动点 这一点为高压 即收缩压 向后寻找是峰值 0 75 的波动点 这 一点所对应的压力为低压 即舒张压 而波动最高的点所对应的压力为平均压 图 2 为 脉搏波动幅度变化特征图 硬件设计硬件设计 采用 STC12C5A60S2 单片机为核心 执行速度比传统 8051 快 程序存储器空间也大 且内 部自带 A D 转换 显示用 1602 硬件部分构成 硬件部分构成 压力传感器 MAX4472 运算放大器 MAX267 集成滤波器 MAX4471 低功耗放大器 STC12C5A60S2 单片机 LCD 袖套 充气泵 放气阀 按键等 见图 3 STC1602 图 3 电子血压计系统框图 说明 PWM 输出控制气泵充气 放气来调整袖带内气压 压力传感器测量袖带 内直流分量和交流分量 MAX4472 为 BP01 传感器提供恒定电流和放大接收到的 初级信号 MAX267 构成带通滤波器 滤信号中的直流分量和电源以及皮肤与袖 带摩擦的噪声和工频干扰 MAX4471 为低功耗放大器对滤波后的信号进一步放 大 将信号送入 STC12C5A60S2 芯片内部的 A D 转换 一路 ADC 数模转换 采样 袖带内气压直流分量以便取得收缩压和舒张压 一路 ADC 采样袖带内气压交分 量经分析计算后确定收缩压和舒张压的瞬态时间位置 然后采用算法计算出收 缩压和舒张压并送至 LCD1602 显示 STC12C5A60S2 单片机 按键模块 充 气泵及袖套模 块 BP01 压力传感器 一级放大 滤波 二级放大电路 LCD2602 显示模块 电源电路 电路原理电路原理 图 4 电子血压计电路原理图 电路模块组成电路模块组成 用 BP01 构成的便携式电子血压计的原理电路如图 3 所示 它由偏置电源电路 MAX4472 前置处理电路 MAX4472 显示电路 LCD1602 和压力传感器 BP01 组 成 该血压计的血压测量范围为 0 200mmHg 分辨率为 0 1mmHg 电路原理说明电路原理说明 本电路采用 BP01 型压力传感器和运放 MAX4472 BP01 型压力传感器是为检测血压而专 门设计的 主要用于便携式电子血压计 它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装 具有 高线性 低噪声和外界应力小的特点 采用内部标定和温度补偿方式 提高了测量精度 稳定性和重复性 在全量程范围内 精度为 1 零点失调不大于 300 V MAX4472 是 MAXIM 公司的一款集成了四个运算放大器的低功耗放大芯片 本系统中内部集成运放 A 接 恒流源 为压力传感器提供恒定的电流 运放 B 和运放 C 运放 D 组成差分输入 单端输 出放大电路 直接输入 ADC0 监视血压直流分量 偏置电源电路偏置电源电路 电源电路由带有内置参考电压的 MAX4472 A1 构成同相放大器 A2 构成跟随器 它们 的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器 BP01 的偏置电压 Vs 其 Vs 的值由下式 决定 Vs Vref 1 R2 R3 式中 Vref 为 LM10 的内置参考电压 其值为 200mV 将此值 连同电路中的 R2 和 R3 的值代入上式即可求得偏置电压 Vs 的值为 5V 前置处理电路前置处理电路 前置处理电路由 A3 A6 四个运算放大器组成 其中 A3 构成失调偏置电路以对电路失调 进行补偿 A5 构成跟随器 用于对压力传感器 BP01 的输出信号进行隔离缓冲 A4 A6 构 成放大电路 其增益 AV 由下式决定 AV 1 R1 RT 若忽略失调 前置处理电路的输出电 压 Vout 为 Vout 2 1 R1 RT VIN 式中 VIN 为压力传感器 BP01 的输出电压 显示电路显示电路 显示电路选用 LCD1602 的显示器 工作时 压力传感器 BP01 的输出经前置处理电路放 大后 由显示驱动电路来驱动 LCD 以读出测量的血压值 按键电路按键电路 总共 4 个按键分别是开始 停止 设置 记忆 优缺点总结优缺点总结 传统测血压的方法是用基于柯氏法的水银血压计去测量 而且得要专业医生通过听诊 器听血脉管的不同声音来判断收缩压和舒张压的值 所以客观性不强 测量起来麻烦 示 波法是通过检测袖带内气体的振动波 次振动波起源于血管壁的搏动与收缩压 平均圧及 舒张压有一定的函数关系 优点 1 客观