物理研讨 电子血压计设计

物理研讨电子血压计设计第1页，共13页，2023年，2月20日，星期六设计摘要血压是人体重要的生理参数，准确的测量血压对人体的健康起着十分重要的作用。我们的血压计基于示波法原理，选用专用传感器BP300实现准确的压力传感，使用8位单片机ATmege16对信号进行处理，将收缩压和舒张压的值在LED上显示出来。整套仪器具有使用方便、显示直观的特点。2第2页，共13页，2023年，2月20日，星期六

我们的血压计采用示波法。示波法的测量原理,采用充气袖套来阻断上臂动脉血流。由于心搏的血液动力学作用，在气袖压力上将重叠与心搏同步的压力波动，即脉搏波。当袖套压力远高于收缩压时，脉搏波消失。随着袖套压力下降，脉搏开始出现。当袖套压力从高于收缩压降到缩压时，脉搏波会突然增大。到平均压时振幅达到最大值。然后又随袖套压力下降而衰减，当小于舒张压后，动脉管壁的舒张期已充分扩张，管壁刚性增强，而波幅维持比较小的水平。示波法血压测量就是根脉搏波振幅与气袖压力之间的关系来估计血压的。与脉搏波最大值对应的是平均压，收缩压和舒张压分别对应脉搏波最大振幅的比例来确定。血压测量原理提取的脉搏波信号如下图，收缩压和舒张压的获取原理图如下

3第3页，共13页，2023年，2月20日，星期六系统原理框图

我们设计的电子血压计主要由压力传感器BP300，四运放LM324，滤波器，气泵，单片机ATmega16和LED显示器构成的。这个设计的核心部分是专用压力传感器BP300，信号处理芯片ATmega16.前者将袖带内的压力信号转换成电压信号，后者控制整个电路的工作，利用AVR单片机中的AD转换器对采样信号进行处理，把最终的结果通过LED显示出来。系统设计框图如下：4第4页，共13页，2023年，2月20日，星期六采用AVRmage16作为控制中心。mage16具有丰富的资源：RAM，ROM空间大、指令周期短、运算速度快、低功耗、低电压、可编程音频处理，易于编写和调试等优点。单片机选择5第5页，共13页，2023年，2月20日，星期六集成运放芯片LM324是一个含有4个运算放大器的集成芯片，每一个放大器都是差动输入。工作时，最低电压是3V,最高可达32V，因为它的电压范围比较宽，可以较好的与其他外接电路的电压进行匹配。引脚图如图。我们最后根据我们的需要，选择了此芯片。6第6页，共13页，2023年，2月20日，星期六传感器

采用压力传感器BP300。它是细微加工硅材料而成的传感器，也是六脚双列直插式封装的传感器。它是一种比较理想的元件，不需要补偿，而且具有低滞后性、高可靠性和稳定性。把感应到的压力信号转换为相应的电压信号，并且是线性对应的。我们采用此传感器。BP300的主要参数指标为：300mmHg的压力感受范围；零漂是+20mv；输出电压范围是100+30mv;供电电压为5VDC；环境温度范围为-20℃~+100℃它的外观及引脚图如下：7第7页，共13页，2023年，2月20日，星期六一级放大电路设计在我们的测量系统中，被测物理量通过传感器转换为电信号，传感器所获得的信号常为差模小信号，并含有较大共模部分，其数值远远大于差模信号。因此要求放大电路具有较强的抑制共模信号的能力。我们采用了仪表放大器中的放大电路，即一个三运放放大电路，电路图如下:8第8页，共13页，2023年，2月20日，星期六滤波电路

从传感器输出地信号实际是袖内压力信号与脉搏波信号的叠加。实际上，我们需要对这两种信号进行分离。而且，还要除去信号中的杂波。因此，需要滤波。脉搏的的频率较低，大约在0.1—30Hz左右。

在此二阶电路前，我们串联了一个容值为2uf电容使静压信号得以滤掉，保证ui输入为脉搏波信号。9第9页，共13页，2023年，2月20日，星期六

在此二阶电路前，我们串联了一个容值为2uf电容使静压信号得以滤掉，保证ui输入为脉搏波信号。10第10页，共13页，2023年，2月20日，星期六二级放大电路

由于脉搏信号很弱，经过一次放大后，还达不到我们的要求，因此，经过隔直和滤波后，我们还需要对脉搏信号再次放大。由于脉搏信号只是一个低频率的交流信号，我们采用了下面一个放大倍数可调的放大电路，电路如下：11第11页，共13页，2023年，2月20日，星期六显示模块LED显示。LED在整个