电子血压计的设计与验证
电子血压计的设计与验证
医学院（生物医学工程）
【摘要】
血压是人体重要的生理参数之一，对其的准确监测将对心血管疾病诊断和治疗具有重要意义。本设计是采用振荡法的无创血压测量技术来实现电子血压计，结合了现代传感技术、计算机与信号处理技术。本文主要从硬件方面介绍了电子血压计的设计，主要包括电源电路、放大滤波电路、LCD显示电路、控制电路和数字处理等电路设计和核心器件选型，系统中采用压力传感器US9111和LMV2264运放对信号进行信号转换、放大、滤波，以STM32F103RBT6单片机为核心，实现泵阀控制和对采集到的压力与脉搏信号进行处理，并上传测量的数据到上位机进行显示，实现系统功能，达到预期的设计目标。
【关键词】血压，硬件系统，显示；
1 前言
1.1 研究背景
1.1.1电子血压计概述
通常所说的血压是指动脉血压，血压是血液在血管内流动时，作用于血管壁的压力，它是推动血液在血管内流动的动力。心室收缩，血液从心室流入动脉，此时血液对动脉的压力最高，即动脉血压的峰值，称为收缩压（systolic blood pressure ，SBP ）[1]。心室舒张，动脉血管弹性回缩，血液仍慢慢继续向前流动，但血压下降，此时的压力称为舒张压（diastolic blood pressure，DBP），即血压的谷值[2]。血压是机体重要的生命特征之一，可以反映出人体心脏和血管的功能状况，是临床上诊断疾病、观察治疗效果、进行诊后判断等的重要依据[3]。
电子血压计是基于采用无创血压测量方法的生命信息监测医疗设备，无创血压测量方法主要有听诊法和示波法，其中示波法又称震荡法，本设计的测量原理是示波法。电子血压计有臂式、腕式之分，腕式电子血压计的优点是小巧便携，但测量结果不够精确；上臂血压计虽然机型较大携带不便，但是精度较高，更具有临床意义，所以本次设计目标也是上臂式电子血压计。血压计的技术经历了最原始的第一代、第二代（半自动血压计）、第三代（智能血压计）的发展。第一代电子血压计是在减压时进行测量，使用的主要元器件包括压力传感器、快速加压气泵和机械快速排气阀。第一代电子血压计由于机械式排气阀的不稳定，测量结果也不稳定，误差较大。第二代电子血压计也是在减压时进行测量，第二代是电子控制排气阀，可以智能加压，减小人为误差，使得测量结果更加稳定。第三代电子血压计是在加压时就进行测量，目前国际上掌握这一技术的公司并不多。第一代和第二代电子血压计都是上臂式的，第三代是腕式电子血压计，由于掌握MWI技术（加压时测量）的公司很少和腕式电子血压计不适合有血流障碍的病人使用，所以现在使用最广泛的是第二代电子血压计[4]。
1.1.2问题的提出
随着人口老龄化，人们生活水平的提高以及保健观念日益增强，人们越来越注重自己和家人的健康。血压是人体重要的生理参数，血压的正常与否能判断一个人身体是否健康。高血压是最常见的心血管疾病，严重影响人们的生活质量和健康。据有关统计资料显示，目前我国的高血压患者已达两亿，并且每年都以300万以上的速度在增加[5]，高血压患者的年龄层也逐渐年轻化，关于高血压的预防和治疗已成为我国一个热门的话题。高血压不仅是影响人们健康的慢性疾病，更是冠心病、心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病的祸首，所以血压的测量对预防此类疾病起到至关重要的作用。对于全球特别是我国市场来说，血压计的需求量是十分庞大的。中国是世界最大的电子血压计的生产基地，也是国际最大的电子血压计消费市场，但是市场上销售的电子血压计质量不一，消费者容易购入质量差的产品，而且我国很多医院依然在使用水银血压计。水银血压计的测量必须由专业的医学人士进行，过程比较复杂，测量结果可能会因医生的不同而不同，而且水银压力计的水银具有剧毒性，对人体是有害的，使用过程要十分小心，所以研究出一款便携、廉价、准确的压力计，具有极大的市场潜力。
1.1.3国内外研究现状及发展趋势
电子血压计的前身是水银血压计，但其操作过程复杂，且依赖听诊器和听诊者，所以从严格意义上来说，水银血压计的测量并不十分精确。而电子血压计具有操作简单、使用方便等特点，同时其功能更加完善、测量更加准确。无创伤监护技术是未来医学工程发展的重要方向，从应用角度而言随着无创血压测量装置的测量精度提高和价格下降，医院环保要求的进一步提高，水银血压计被无创血压量设备所取代是必然趋势[6]。现在，电子血压计已经逐渐的从医院走到了家庭，其国际市场十分庞大而稳定，在一些欧美日等发达国家，家庭拥有率超过60%。
目前电子血压计的技术已经非常成熟，绝大部分产品都具有十分成熟的显示数据、语音报告、数据异常报警、数据传输等基础功能，在激烈的电子血压计市场竞争中，很多生产商在拥有基本功能的基础上对电子血压计不断改进测量精度和增加各种功能。欧姆龙（OMRON）新一代电子血压计HEM-7320，该电子血压计是欧姆龙公司2014年的产品，该电子血压计除了具有基本的测量、语音提示等功能外，还可以判断测量者的测量姿势是否正确，当测量者佩戴袖带过于紧实或宽松时，也会作出相应的提示这些功能都可以使得测量结果更加精确。
现国内外测量血压的技术较成熟，能准确实时地测量患者的血压变化情况，大多电子血压计是普通血压计与电子分析控制终端相连，计算机会自动加压并根据情况控制加减幅度。一些国际上知名公司生产的产品除了一般精确测量血压的功能外，另外附加完善了许多例如血压数据记忆、无线传输、语音播放等功能，可以满足不同消费群体的需求。
随着科学技术的进步和移动医疗的发展，互联网、无线传输及云计算等技术使得血压的监测也越来越方便，同时血压监测数据的记录、传输、存储、分析也将成为现实。未来血压计将会和移动科技相结合，智能手机管理血压，无线传输使得可以随时随地掌握家人健康；测量数据实时上传云盘，并深度剖析血压状况，做出专业分析报告。总体上说，微型化、智能化、电子化是电子血压计未来的发展趋势。
1.1.4研究的意义
电子血压计在临床上应用广泛，在诊断治疗冠心病、高血压等心血管疾病有着重要意义，是监测生命信息的重要设备之一。
疾病的预防已成为现代人的健康思维，实时监测血压变化对于预防、诊断高血压等心血管疾病具有重要意义。由于技术和经济的落后，以前我们检查身体只能在医院才可以实现，无法随时进行生命信息监测，身体某些变化不能及时发现。当血压等生命信息发生异常时，不能及时预防脑出血等疾病猝发。现在电子血压计作为家庭医疗保健重要产品，使得随时监测血压的变化成为可能，在家中测量时如发现血压异常便可及时去医院治疗。水银血压计测量精度相对比电子血压计低，而且其测量结果会因人的不同而不同。电子血压计能分辨1mmHg的气压，水银血压计的最小单位为2mmHg。电子血压计通过对人体血压整个变化数值的进行采集和分析、处理，数据处理算法的运动使得测量标准保持一致，而且电子血压计的操作简单、测量精确、显示清晰等优点对于家庭老人血压的测量具有重要意义。
2电子血压计原理
2.1 示波法测量原理
示波法是90年代发展起来的一种比较先进的电子测量方法，示波法是检测袖带内由于血管壁的搏动产生的气体震荡波，判断出血压与震荡波之间的关系，根据相应的函数关系从而计算出测量者血压。加压袖带的放气过程与动脉的波动有关，动脉搏动被采集系统采集并传输到处理系统，处理系统根据一定的规律计算收缩压和舒张压。理论计算及临床均表明，该震荡波与动脉的收缩压，舒张压和平均压之间均存在某种关系，示波法的关键就是找出它们之间的规律。
示波法的测量过程：首先把袖带绑在测量者手臂上，自动对袖带充气到一定压力（一般为180~230mmHg），当血压流动停止，逐渐放气，当气压达到一定程度，血流就能通过血管并伴随一定的振波，振波逐渐越来越大。压力传感器可以检测到压力及脉搏波信号，并把两路信号发送到处理系统。由于袖带与手臂的接触越松，压力传感器检测的压力和波动就越来越小[7]。如图1所示,以Ps为标准，血流在袖带内静压大于收缩压Ps时不能流过血管，袖带内出现细小的振荡波，这是因为近端脉搏的冲击；当袖带内静压小于收缩压Ps时，波幅增大，气压等于平均动脉压Pm时，波幅达到最大；静压小于平均动脉压Pm时波幅逐渐减小；静压小于舒张压Pd以后，动脉管壁在舒张期已充分扩张，管壁刚性增加，而波幅维持较小的水平[8]。放气过程中连续记录的振荡波峰峰值形成一个包络，根据包络图与血压的函数关系可以得出测量者的血压。
图 2-1袖带压力随时间变化
2.2 电子压力计的工作原理
单片机输出脉冲波控制控制泵阀充气放气调整袖带内压力，压力传感器US9111采集到压力信号，压力信号经过放大以及滤波后产生两个信号：压力信号和脉搏波信号。经过仪表放大器放大的压力信号，然后再经过二级滤波放大的是脉搏波信号。经过放大的信号接入到单片机STM32F103RBT6，单片机用内置的AD转换器把采集到的模拟信号转换成数字信号，然后通过串口传送数据给上位机，上位机对信号做分析处理，经过程序运算后，测量结果在上位机显示。本设计中，上位机对信号进行分析处理，下位机代码实现泵、阀的控制。
本章小结
本章简单介绍了本设计中电子血压计的测量原理：示波法。示波法又称振荡法，基本原理思路是在袖带放气过程中，通过脉搏波的幅值关系找到对应压力信号的那一点，那一点对
应的压力值就是需要测量的血压值。本章也介绍了本设计的工作原理，描述了血压测量过程和信号处理过程，对本设计有一个大体的认识。
3电子血压计系统设计方案
3.1 系统设计要求
3.1.1功能要求
本课题是电子血压计的设计与验证，以单片机STM32为核心的电子血压计的设计的功能要求是：（1）测量压力；（2）计算脉率；（2）实现自动充气、放气；（3）在上位机显示测量结果。
3.1.2性能要求
电子血压计的基本要求是准确、方便、功耗低，同时要求价格能比较便宜。本设计主要的性能要求是：（1）精度能达到±1%；（2）能在0~55℃的环境中稳定工作；（3）测量的范围是0～240mmHg。在测量时操作简单，传感器灵敏度高，能准确采集到压力信号且在单片机或上位机对信号作处理时不能出现太大误差。
3.2 系统设计方案
3.2.1 总体方案
本设计采用4个1.5V电池为外接电源，以STM32LQFP64为核心，控制两个三极管开关电路，以此控制泵阀的运动，达到自动充气、放气的目的。压力传感器采集的数据经过放大滤波后，再接入单片机。本设计的血压和脉率测量结果能在在电脑上显示，上位机算法程序对数字信号作处理，下位机程序主要是泵阀的控制代码。整体流程图如下图：
图 3-1基于单片机的电子血压计整体流程图
3.2.2硬件设计方案
本课题的硬件设计主要分为五个模块：电源电路模块、血压测量模块、信号初步处理模块、信号处理模块、显示模块。整个设计的供电是4个1.5V的电池，而每块芯片的工作电压都不一样，所以需要对电压进行转换，电源电路模块是对外加的6V电池电源进行稳压转换，提供整个电路中需要的工作电压。血压测量模块包括泵阀自动充气放气和传感器测量血压,用两个三极管开关电路控制泵阀的运动；传感器测量血压时注意与袖带的接触，以免出现太大误差。对压力信号进行放大滤波和A/D转换时信号的初步处理，因为压力传感器采集到的信号时很小，只有几mV,必须通过放大才能输入到单片机进行下一步处理。信号处理模块以单片机为核心，用算法程序处理血压信号，得出常规的数据。显示模块主要是液晶显示，包括舒张压显示、收缩压和平均压显示，需要用到LCD的驱动芯片和显示芯片。
硬件架构图如下图：
图 3-2电子血压计硬件设计架构
3.2.3软件总体设计架构
软件部分包括袖带压力控制系统、压力与脉搏信号采集系统和信号分析处理系统。下位机程序控制气泵充气漏气调整袖带内气压；一路ADC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采样袖带内气压交流分量经分析计算后确定收缩压和舒压的瞬态时间位置得到具体血压数值；接收血压脉冲信号触发ADC工作；将计算出的收缩压和舒张压结果输出至LCD显示并进行数值的语音提示[9]。本软件系统采用模块化设计，基本流程如下。
图 3-3 软件设计架构图
本章小结
本章对本设计的要求和目标作出了简单的叙述，并给出了相对应的设计方案，介绍了硬件主要的五个模块，每个模块实现不同的功能，共同组成设计的整个电路。画出了血压测量的流程图和硬件设计的框架图，框架图较直观地描绘了单片机的外围电路，更容易去理解硬件设计想法和方案。在后续章节中将会具体详细地介绍硬件方面的电路设计。本章也概述了软件的总体设计想法和架构，便于理解电路板作为实现软件的平台应该怎样设计。
4硬件系统的设计
4.1 传感器简介以及电路设计
4.1.1压力传感器简介
本设计选用的压力传感器US9111采用MEMS技术集成的硅压力芯片，封装成DIP-6双列直插的微型架构，具有低功耗、高输出的特点，可用恒流源或恒压源驱动，测量的压力范围较大，有效的压力测量范围为1psi至60psi。US9111用途广泛，可适用于轮胎气压、血压测量、工业压力测量等领域。在恒压源或者恒流源的激励下，传感器输出与所受压力成线性比例的毫伏级电压信号；然后通过外部电路对该信号进行处理放大，以达到最佳效果便于应用。
(1) US9111-006-D主要特性说明如下表：
表 4-1 US9111-006-D特性描述
根据其他的传感器特性比较，最终确定选择US9111-006-D主要是因为其价格较便宜、损耗低且该系列压力传感器是专为电子医疗器械（电子血压计）开发的一款气体压力传感器，标称压力为5.8PSI(300mmHg)，满足本设计要求的0～240mmHg的压力测量范围。
(2)US9111-006-D外部结构：
图 4-1 US9111-006-D外部结构
未经补偿的高精度压力芯片封装在塑胶壳体内，通过6个插脚直插装配在电路板上，其气嘴外径3mm。该型号产品兼容的压力介质为无腐蚀性的干燥气体。
4.1.2压力传感器电路设计
US9111的外围引脚有6个，其中第3引脚NC悬空，第1引脚GND和第6引脚GNE都接地；US9111-006-D的工作电压时5V，由VCC脚接入+5V电压。第2引脚和第5引脚作为传感器的数据输出端，S+、S-脚将测量到的电压信号作为输入端接入放大电路中。如下图：
图 4-2传感器电路设计图
4.2 S TM32F103RBT6单片机的简介及电路设计
4.2.1S TM32F103RBT6单片机简介
本设计采用的控制器是STM32F103RBT6单片机，STM32F103RBT6使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，与所有的ARM工具和软件兼容，其闪存程序储存器高达128字节和SARM达到20字节，完全可以满足本设计所需内存；STM32F103RBT6内嵌两个12位模拟/数字转换器(ADC）和嵌套向量式中断控制器，能够处理多达43个可屏蔽中断通道；STM32F103RBT6中的电压调压器包含三个操作模式：主模式（MR）、低功耗模式（LPR）、关断模式，能够实现低损耗、高速运行的性能；同时单片机丰富的增强型外设支持定时器、ADC、SPI、I2C和USART，标准和先进的通信接口使得可以进行多种数据传输[10]。
STM32LQFP64的工作频率是72MHz，STM32F101xx增强系列工作于-40°C至+105°C的温度范围，供电电压范围为2.0V至3.6V。
STM32LQFP64的每一个管脚都有其名称和主要的功能或默认的其他功能，其管脚图如图：
图 4-3 STM32LQFP64的管脚图
4.2.2主要性能参数
1）72MHz，高达90DMips，1.25DMips/MHz
2）128K字节闪存程序存储器，20K字节SRAM
3）2.0~3.6伏供电和I/O管脚
4）上电 / 断电复位(POR / PDR)、可编程电压监测器(PVD) 、掉电监测器 5）复位时内部8MHz的RC振荡器，外部32kHz RTC振荡器
6）3种省电模式：睡眠、停机和待机模式
调试模式；串行线调试(SWD)和JTAG调试接口
7）7通道DMA控制器
8）3个同步16位定时器，2个看门狗定时器
4.2.3单片机外围电路设计
单片机外围电路主要包括复位电路和时钟电路，总体电路设计图如图：
图 4-4单片机总体外围电路设计图
4.2.3.1 STM32的复位电路
图 4-5 STM32的复位电路设计
如图所示，从单片机的第7引脚引出10K的电阻和0.1uF的电路相连，形成复位电路。NRST 是低电平有效，上电复位时,芯片需要足够的时间进行初始化操作，在这段时间内单片机NRST引脚必须输出一个低电平。电压的电容不会突变，复位电路正是利用这一特性设计的。开机后电容C16电压为零，NRST端与地连通，芯片复位。然后电源3.3V通过 R22 对C16 充电，电容两端电压上升为高电平，NRST端与地接通。NRST端与地接通时，芯片开始正常工作，上电复位完成。此电路还可以通过按键完成复位：当按键BUTTON按下时，复位引脚接地，电平拉低，电容C16瞬间放电，按键弹起时，又通过R22向电容C16充电，完成按键复位。
图 4-6 STM32的时钟电路设计
STM32内置的时钟（8M频率）精度较差，所以使用外部晶振。如图所示，单片机的第5引脚和第6引脚连接一个8MHz 的晶振及两个18pF 电容电路，组成高速外部时钟电路。C14、C15和晶振称为 LC 并联谐振电路，晶振起电感的作用，谐振频率由晶振的频率所决定，外部振荡器和单片机内部的时钟电路一起构成了单片机的内部时钟方式，单片机内部有一个高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是这个放大器的输入端和输出端，片外石英晶体和放大器一起构成一个自激振荡器；外接电容 C14和 C15 会影响振荡器的稳定性和起振的快速性，它还可以对振荡频率起微调作用[11]。
4.3 电源电路设计
4.3.1 电源芯片简介
本课题中以4个1.5V电池作为电压输入，因为6V装5V的稳压芯片很难找，所以电源电路中先用升压稳压芯片LM2731把6V转为9V，再用AMS1117-ADJ芯片转到6V，提供6V 的电压给泵阀驱动，因为泵阀驱动电流较大，达到400mA，而MIC5205芯片的输出电流只有150mA,所以没有选用MIC5205-ADJ。3.3V和5V的电压转换芯片用的都是MIC5205系列芯片，提供给LCD驱动芯片的工作电压3V由AMS1117-3V转换。
（1）LM2731
TI公司的LM2731芯片是常见的升压芯片，分为“X”类型和“Y”类型，本设计使用的是LM2731“X”。
表 4-3 LM2731特性表
LM2731的外围电路图：
图 4-7 LM2731稳压电路设计
根据数据手册可知，Cf=330Pf，Vout与点阻R2、R3的关系为：R3=R2*(Vout/1.23-1)①，确定R2=13.3K，根据公式①和Vout=9V可计算出R3=84K。
(2)AMS1117
AMS1117系列稳压芯片的输出电压有可调和多种固定输出，能够提供1A输出电流，其工作压差可以达到1V。即使是在最大输出电流时，AMS1117器件的压差最大不超过1.3V并随负载电流的减小而逐渐降低。 AMS1117的片上微调把基准电压调整到1.5%的误差以内，而且电流限制也得到了调整，以尽量减少因稳压器和电源电路超载而造成的压力。AMS1117的固定输出电压有1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V ，可调输出电压的电路图如下：
图 4-8 AMS1117-ADJ稳压电路设计
根据数据手册可知，可调输出电压与电阻R4、R5的关系式为：Vout=Vref*(1+R5/R4)+Iadj*R5，其中Vref =1.25V。
（3）MIC5205
MIC5205一种具有超低噪声输出的降压稳压器，输出电流较小，只有150mA，提供了优于1%的初始精度。MIC5205系列芯片输出电压分为固定和可调类型，本设计中用到的是固定输出3.3V和5V的芯片。
4.3.2 电源转换电路设计
在设计电源电路时都在每一次转换电压输出加一个插槽，防止调试电源电路的时候烧坏其他电源芯片。总体电源转换电路设计如下图：
图 4-9总体电源转换电路设计
4.4 液晶显示模块电路设计
4.4.1液晶显示芯片ZS83376D简介
液晶屏ZS83376D是深圳微显示科技有限公司生产的专门用于电子血压计的产品，其工作电压为3.0V，可在-20℃~+70℃的温度环境中工作。ZS83376D的显示效果
图如下：
4.4.2液晶显示驱动芯片HT1621B的简介及电路设计
HT1621B是128 点内存映象和多功能的LCD驱动器,他可由软件配置成1/2或1/3的LCD驱动器偏压和2、3或4个公共端口，这一特性使得HT1621B可以适用于多种LCD 显示[12]。
HT1621B的主要特性如下:
* 工作电压范围：2.4~5.2V（本设计采用3V供电）
* 一个32 X 4的点段式LCD驱动器
* 内嵌32 X 4为显示RAM内存
* 内嵌256KHz RC 振荡器
* 可选1/2或1/3偏压和1/2 1/3 或1/4 的占空比
* 节电命令可减少功耗
4.4.2.2 HT1621B 电路设计
表 4-4 LCD驱动器HT1621B的引脚描述
/RD低电平有效，在/RD下降沿HT1621B内存的数据被读到DATA线上，本设计中/RD接口与3V点压相连，让/RD一直处于无效状态，第9、11、12引脚分别和STM32F103RBT6的36、41、44引脚相连。选用片内RC振荡器（256KHz)、晶振（32.768KHz)产生时钟源。显示模块的电路设计如下图14：
图 4-11显示模块电路设计图
4.5 放大电路设计
4.5.1 仪表放大器电路原理
仪表放大电路主要由两级差分放大器电路构成，由三个运算放大器所组成，如下图15，运放A1，A2为同相差分输入方式，最右边的放大器A3中电阻Rf和R3是标准差分放大器电路，增益= Rf/R3，当R1=R2时，差分输入电阻=2*R1；左边两个放大器A1和A2则起到输入缓冲作用；当Rg被移除时，两个缓冲级只是单位增益缓冲器；在这个状态之下，增益等于Rf/R3，而缓冲级提供高输入阻抗；缓冲器的增益可以增加因为放在负输入和接地之间的电流所产生的分流的负反馈；而在两个反向输入放入一颗电阻Rg的优点在于：增加缓冲级的差模增益，而使共模增益等于1；如果单独存在时有同样的增益时，将会增加电路的共模互斥比（CMRR），会使得缓冲器可以处理更大的共模信号；Rg的另一个好处是，只用一颗电阻来提更增益，而不是一对，可以避免电阻匹配问题，而增益可以透过只改变Rg的值，而改变放大器的增益不需要改变其他的电阻匹配[13]。
图 4-12仪表放大电路原理图
上图的仪表放大器的输出与输入的关系为：Vo=(同向输入端Vin-反相输入端Vin)*(1+2R1/Rg)*Rf/R3,其中R1=R2，R3=R4，Rf=R5
4.5.2压力放大电路设计
本设计的信号放大通过运算放大器TLC2264实现，TLC2264一款四路运算放大器，每个放大器的电源电流只有200μA。如下图16，传感器US9111的输出模拟信号非常微弱，通过一个仪表放大器（三运放差分放大电路）进行放大，根据上述的仪表放大器公式可得此电路中压力放大倍数计算公式为:A=（1+2*R6/R7)*(R’/R9)，其中R’=R11*R12/(R11+R12)。把相关参数代入公式计算的放大倍数A1=6.4。
电路中增加了电压跟随电路，当传感器不工作时，把运算放大电路输出的电压作为为基准电压，这个基准电压理论值为0.455V，实际测得的值为0.476V，在合理误差范围内。
因为采集到的信号有噪声，要对其进行滤波。本设计中采用的是RC滤波器进行低通滤波，其截止频率为3.1Hz。
图 4-13 压力放大电路
4.5.3脉搏波放大电路设计
如下图17，传感器采集到的信号经过仪表放大器第一级放大后得到压力信号，在仪表放大电路输出端加一个反相放大器对信号进行二次放大，得到脉搏波信号。由上述信息已知仪表放大电路的放大倍数为A1=64，而反相运算放大的放大倍数A2=-R18/R17，代入相关参数得出A2=-30，即脉搏波的放大倍数达-192倍。本电路设计中的跟随电压值也是0.455V，测得的实际值是0.449V，在合理误差范围内。
图 4-14脉搏波放大电路原理图
4.6 其他电路设计
4.6.1J TAG仿真下载电路
J TAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统内部进行仿真、调试，JTAG是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP(Test Access Port,测试访问口）。JTAG编程板一端与PC的并口相连，另一端连接至目标板，由于本设计选用的单片机工作电压为3.3V，而PC机并口输出的逻辑电平是5V，因此需要进行电平转换。
JTAG接口电路设计图如图：
图 4-15 JTAG接口电路设计图
JTRST、JTDI、JTMS、JTCK和JTDO端分别与单片机的56、50、46、49和55引脚相连，并且都各加一个阻值是4.7K的上拉电阻，实现下位机通信功能。
4.6.2泵阀控制电路
图 4-16 泵阀控制电路设计
如图，用两个三极管开关控制泵、阀的驱动，输入端PUMP、VALVE控制开关电路的开启和关闭，当PUMP、VALVE输入低电平时，基极没有电流，因此集电极也没有电流，致使连接在集电极端的二极管U15亦没有电流，相当于开关的开启，泵、阀没有电流通过。同理，当PUMP、VALVE输入高电平时，由于基极有电流流动，使集电极流过更大的电流，负载回路便被导通，相当于开关的闭合。VALVE与接入单片机的23引脚PA7，可进行PWM 输入，通过PWM（Pulse Width Modulation 脉宽调变）改变占空比方式控制放气速率
本章小结
本章介绍了元器件的选型，具体介绍了设计中所用的重要的元器件的性能、参数等信息，这些都是在选型是考虑的因素。也给出了各个电路设计图，并对其进行解释，尤其是放大滤波电路部分，是整个电路的精华部分，信号的放大倍数对电路的测试和数据的处理有重要作用。
5系统验证
5.1 硬件调试与测试
表 5-1 硬件调试结果
差是合理的，由表可得，各误差都在合理的范围内。
5.2 压力与脉搏的计算验证
首先，将压力传感器US9111与标准水银压力计组合起来，使水银压力计和传感器在相同的气压下工作，以一定的数值间隔加压，再用万用表读出压力放大之后的信号输出电压，从而得到电压与气压的转换关系：Pressure = Volt*k + b。
然后，执行下面步骤：第一，通过标准压力计读出气压值。第二，在电路板上测量电压值。第三，将电压值与电子压力计读出的气压值进行对比。
最后，制出电压—压力关系表，并在Excel中进行图表制作和线性拟合，得出电压与气压的转换关系。
表 5-2实验过程中一共测得四组压力与电压关系数据
图 5-1 压力与放大后电压的关系图
注释：横坐标是电压值，纵坐标是对应的压力值，得出压力与放大后电压的关系为：y=607.0x-291.1。
5.3 系统验证与结果分析
1）传感器能正常采集到模拟信号，仪表放大电路对模拟信号进行一级放大后获得血压信号，该信号可以随着气压的增大而增大，并且对原始传感器采集到的电压信号有放大作用。用一个反相放大器对血压信号进行二次放大获得脉搏波信号，但是该放大电路不起放大作用。根据
2)单片机能正常工作，可以运行程序。
3）阀可以驱动，并能根据PWM输出占空比改变速率。
本章小结
本章进行硬件测试，主要是电路板测试，电路板测试内容主要包括元器件焊接是否存在短接、芯片是否正常供电、传感器能否采集信号、放大电路是否正确和PWM输出占空比是否可
基于stc89c52的电子血压计设计
基于STC89C52的电子血压计设计 摘要 本文论述了主要由STC89C52单片机，MPS40-GSF传感器及LCD1602显示电路等构成的基于STC89C52的电子血压计的设计。本设计采用5V电源供电，按下开始测量开关后，单片机控制鼓风电机充气袋进行，电磁阀门进行放气，并在从充气到放气过程之中，由可充气式绑带中的压力传感器作为测量血压的工具，完成高压和低压以及脉搏周期跳动的测量。随后按照程序进行计算，并由MPS40-GSF血压传感器测得血液压力和动脉的搏动信号，并进行一系列处理与计算，将经过处理的信号输入STC89C52中进行控制，并最终在1602液晶显示器上加以显示。 关键词：单片机；传感器；液晶显示器；血压计
目录 第1章绪论 (1) 1.1选题意义 (1) 1.2国内外发展现状分析 (1) 1.3本文的研究内容与文章结构 (2) 第2章电子血压计的测量原理及设计方案的确定 (3) 2.1电子血压计的测量原理 (3) 2.1.1血压的形成及血压测量的工作原理 (3) 2.1.2电子血压计的工作原理 (3) 2.2控制方式的选择 (4) 2.2.1控制芯片的选择 (4) 2.2.2传感器的选择 (4) 2.2.3显示器的选择 (5) 第3章硬件电路的设计 (6) 3.1系统的功能分析及其体系的结构设计 (6) 3.1.1系统的功能分析 (6) 3.1.2系统总结构 (6) 3.2模块电路的设计 (7) 3.2.1MPS40-GSF传感器 (7) 3.2.2STC89C52单片机的简介及电路设计 (8) 3.2.3液晶显示电路的设计 (10) 3.2.4电源电路 (12) 3.2.5泄气电磁阀门的控制电路 (12) 3.2.6充气泵控制电路 (13) 3.2.7按键电路 (13) 3.2.8峰鸣器报警电路 (14) 3.2.9LED信号指示灯电路 (14) 第4章系统软件设计 (16) 4.1编程语言的选择 (16)
自动化专业毕业论文参考题目
自动化专业毕业论文参考题目自动化专业毕业论文参考题目自动化专业毕业论文参考题目自动化专业毕业论文参考题目1、用单片机控制的大型十字路口的交通灯设计2222、、、、LEDLEDLEDLED大型广告牌的设计大型广告牌的设计大型广告牌的设计大型广告牌的设计3、电动机的常见故障及其分析4、LED大型广告牌翻转系统的设计5、电动机的选择6、PCB制作中的布线工艺7、EDA技术的发展与实用（必须有实例说明）8、大型超市的计算机管理系统9、汽车站显示屏的设计10、公交车LED屏的设计11、基于PLC的四层电梯控制系统的设计12、智能化住宅小区存车系统的设计13、智能化住宅小区防盗系统的设计14、PLC在电子技术中的应用15、单片机在电子技术中的应用16、彩屏或大屏LCD显示技术的研究17、电脑数字钟的设计18、火电厂大型机组控制系统仿真设计19、大型超市的计算机监控系统20、门卫LED提示牌的设计21、电缆绝缘故障定点测试仪的设计22、基于PLC的三层电梯控制系统设计23、单片机在电子技术中的应用24、电子技术在灯光控制中的应用25、PLC控制器网络化的研究26、数字钟的设计27、电路制板技术28、红外遥控技术的应用29、远距离遥控装置的设计30、变频器节能技术在风机中的应用31、炉温自动控制系统设计32、电机在**中的控制应用33、一种智力抢答器的设计34、温室电炉控制系统设计35、浅谈电气自动化在楼宇自控系统中的应用36、火灾报警系统与楼宇自控系统的联动37、电机串级调速系统38、变压器的纵差保护设计或维修维护技术39、用单片机控制直流电机40、交通灯控制系统41、电梯控制系统42、楼宇智能监控系统43、多温度检测系统44、单片机实现的电力变压器保护45、单片机自动找币机械手控制系统设计与仿真46、电能计量表47、电子式电能表48、电阻炉温度控制49、基于PLC 的煤气柜自动控制50、基于单片机的交流调压调速系统设计51、基于单片机的特殊变频器的设计52、静止同步补偿器的非线性控制53、基于指纹识别技术的考勤系统的研究与设计54、智能显示屏系统设计55、智能住宅无线通信系统56、温度控制系统57、直流调速系统58、单片机电梯控制系统设计59、电动葫芦PLC控制与遥控改造60、基于PLC的全自动药品包装机61、基于PLC的数控钻床62、三相全控桥整流电路供电的并励直流电机开环调压调速系统63、三相半控桥整流电路供电的并励直流电动机开环调压调速系统64、数字电子钟的设计65、水塔水位设计66、温度监测与控制电路67、单片机智能交通灯控制系统设计68、智能交通灯控制系统设计69、数字温度计70、煤气检漏仪设计71、数字电子钟设计72、温度检测及控制系统73、电冰箱控制系统设计74、温度监测与控制电路75、基于555定时器的温度控制器电路设计76、基于单片机的超速报警器的电路的设计77、水箱液位控制系统78、智能电梯（单片机，PLC）79、立体车库PLC控制系统80、基于PLC的全自动注塑机81、基于Matlab的PWM波形仿真与分析82、考试题库系统的设计与实现83、数字电子计时器84、化工生产自动监控系统的设计85、微机综合自动重合闸设计86、政府办公大楼中计算机网络建设的设计方案87、PLC控制电梯88、LED汉字显示89、三相全控桥整流电路供电给双闭环可逆调速系统90、热风炉自动控制91、基于单片机控制单回路的智能控制92、基于单片机简易逻辑控制仪93、工厂10kV降压变电所94、礼花弹引爆控制装置95、单片机的简易充电器96、皮带传输机的自动监控系统设计97、±5V简易直流稳压电源的设计98、0~30V简易可调式直流稳压电源的设计99、交流电动机调速系统的研究100、电力负荷的案例分析101、基于单片机的主从网络设计102、基于单片机控制的吸盘式机械手系统设计103、基于单片机水温测量控制系统设计104、基于单片机的超速报警器的电路的设计105、基于555定时器的温度控制器电路设计106、学生公寓区内用电的抄表监控系统设计107、汽车尾灯控制电路
家用医疗器械的现状与发展趋势 ---以可穿戴医疗器械为例
西华大学应用技术学院 本科生(自考)毕业论文（设计） 题目家用医疗器械的现状与发展趋势 ---以可穿戴医疗器械为例 助学点西华大学应用技术学院 专业艺术设计 年级 2012 指导教师冯雨果 学生姓名王登宇 准考证号018113301216 年月日
家用医疗器械的现状与发展趋势---以可穿戴医疗器械 为例 专业：产品造型设计（革制品） 学生：王登宇指导教师：冯雨果摘要：根据人们的自我健康意识的不断加强，许多不同种类，不同作用的现代医疗器械正逐渐进入家庭。文章先讲述家用医疗器械的定义、分类和相关特点。然后介绍家用医疗器械在中国和国外的使用情况，同时对家用医疗器械的使用对象进行了分析。了解了家用医疗器械的针对人群、疾病以及对应的所需的治疗仪器。然后列出了家用医疗器械的使用和发展的市场因素：最后提出家用医疗器械的发展趋势：便携，易操作，价格低廉，安全性高，式样美观。 关键词：医疗器械；发展趋势；可穿戴设备；
The current situation and trend of development of home medical devices--- Wearable medical devices, for example Major: product modeling design (leather goods) Student: Wang Dengyu teachers: Feng Yuguo Abstract: According to people's self health consciousness constantly strengthen, many different types, different effects of modern medical equipment is gradually into the family.The article first tells definition, classification and related characteristics of home medical equipment.Then introduce the usage of home medical equipment in China and abroad, at the same time the use of home medical equipment object is analyzed.Understand the home medical equipment for the crowd, disease, and the corresponding required treatment apparatus.Then list the use of home medical equipment and the development of the market factors, finally puts forward the development tendency of home medical equipment, portable, easy to operate, low price, high safety, aesthetic appearance. Key words: medical equipment;The development trend; Wearable devices;
臂式电子血压计使用方法
臂式电子血压计使用方法 使用方法 （一）装入电池或外接电源 ●请务必使用碱性电池或DC6V 800mA以上的电源适配器。 1血压计翻过来,按箭头所指方向卸下电池盖。 2确认电池的极后，装入AA（5号）碱性电池4节。 注：血压计第一次装上电池或外接电源时，液晶屏全显约1秒，并伴有“嘀”声3盖上电池盖，直至听见“咔哒”声。 更换电池出现以下情况时请更换电池 ●测量过程中出现标记显示时。 ●按下“ON/OFF 开/关”键，液晶屏无任何显示。 【电池寿命】 ●使用一组新的LR6 AA碱性电池，约可进行300次测量。（环境温度22℃，加压180mmHg，手臂周长17cm时)●如果环境温度较低，则会缩短电池寿命。 ●碱性电池如果被充电、正负极置入不当、短路、与使用过的电池或不同种类的电池混用、投入火中等，都可能造成漏液或爆炸。请勿分解电池。若长时间不使用本血压计时，应从血压计中取出电池。 ●废弃电池请勿乱扔，注意回收。 （二）臂带之绑法
1将臂带卷绑在裸露的手臂上,胶管的出口应与手掌面的小手指 对齐. 2扎牢臂带后,请勿将衣服带入臂带,否则会影响测量精度. (※臂带不能捆綁太紧,也不能太松,能放进一根手指最为合适). 3 测量时姿势是将胳膊肘放在桌子上.手心向上,身体放松,将臂带与心脏高度保持一致. ※如不将臂带正确绑好,位置放置正確,可能无法测得正确血压. 测量 ●测量时请在身体放松的状态下进行测量,并不可抽烟、深呼吸、说话及蠕动,否则将影响测量结果。 1 单位转换：血压值单位KPa/mmHg转换(开机默认单位为mmHg) ●长按ON/OFF开/关键5秒 ●根据需要，当显示KPa时松开ON/OFF开/关键，此时所有测量数据为KPa单位；●同理，当显示mmHg时松开ON/OFF开/关键，此时所有测量数据为mmHg单位。
基于单片机的电子血压计设计
目录 摘要 ................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................... II 第1章绪论.. (1) 1.1课题研究的背景 (1) 1.2 课题研究的意义 (1) 1.3本次设计的主要研究内容 (3) 第2章总体设计方案 (4) 2.1总体设计目的 (4) 2.2实现原理的概述 (4) 2.3系统组成框图 (5) 2.4系统组成部分 (6) 2.4.1信号采集部分 (6) 2.4.2模数转化部分 (6) 2.4.3中央处理单元 (6) 2.4.4显示模块 ................................................................ 错误！未定义书签。 2.5测量设计 (10) 2.5.1血压测量设计 (10) 2.5.2 体温测量设计 (11) 2.6测量及计算方法 (11) 2.6.1血压测量方法 (11) 2.6.2血压计算方法 (12) 第3章硬件系统设计 (13) 3.1传感器电路 (13) 3.2放大电路 (14) 3.3数据处理电路 (16) 3.4转换电路 (18) 3.5复位电路 (20) 3.6按键电路 (20) 第4章软件系统设计 (22) 4.1主程序流程图 (22) 4.2血压信号的数模转换 (22) 4.3体温信号的数模转换 (24) 4.4 数码显示 (27)
人体健康检测器
东华理工学院长江学院毕业设计（论文） 题目：人体健康监测器 英文题目：Monitoring human health equipment 学生姓名：邵锦 班级：023122 指导教师：黄永忠 专业：机电系自动化
二零零二六年六月
摘要 随着现代人生活节奏的加快以及生活质量的提高，人们对自身健康状况越来越关注，人们希望能随时、简单、方便的对身体进行检查，因此，一些体积小的便携式或者家用的健康监测装置，比如：体温表、电子血压计等由于操作简单，受到人们的欢迎。但是，这些装置大多功能单一，如果需要随时对多种健康指标进行监测，必须随身携带多种监测装置，给使用者带来了麻烦。 本设计是一种随身携带的监测人体健康的仪器。包含了一个或多个传感器，模/数转换器将采集的信号转换为数字信号发送给中央处理单元：中央处理单元将数字信号转换为人体健康数据，通过显示器等外部设备显示给用户。它综合了一系列单一健康监测器的功能，可同时对人体的体温、血压和脉搏进行监测，让用户随时了解自己的身体状况 关键词。 A/D574转换器芯片、INA102集成仪表用放大器、8279芯片、8031芯片 Summary Along with modern people rhythm of life quickening as well as quality of life enhancement, the people more and more pay attention to own state of health, the people hoped can as necessary, simple, convenient carry on the inspection to the body, therefore, some volumes small portable or home use health monitor installment, for instance:Clinical、 thermometer, electronic sphygmomanometer and so on because operates simply, receives people's welcome. But, these installment mostly function is unitary, if needs as necessary to carry on the monitor to many kinds of healthy targets, must carry many kinds of monitor installment along with, has brought the trouble to the user. This design is the monitor human body health instrument which one kind carries along with. Has contained or many sensors, the mold/The number switch will gather the signal will transform into the digital signal transmission for the central processing element: The central processing element transforms the digital signal into the human body healthy data, through the monitor and so on the external instrumentation demonstrated gives the user.It synthesized a series of sole healthy monitor function, may simultaneously to the human body temperature, the blood pressure and the pulse carries on the monitor, lets the
基于单片机的电子血压计设计
基于单片机的电子血压计设计
基于单片机的电子血压计设计 摘要 单片机以其卓越的性能，得到广泛的应用，以深入到各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，在医学方面更是得到了较好的应用。血压是极为重要的健康指标，血压测量的准确与否直接关系到人们的健康。现代人患心血管疾病呈低龄化趋势，所以随时关注我们的血压状况对我们百利无害。 本论文讨论了以AT89C51单片机为核心的电子血压计测量原理。气泵给气囊充气后通过感器传的电压经放大、滤波得到脉搏信号，计算出收缩压、舒张压和脉搏。重点介绍了单片机及滤波电路的设计。 首先依据示波法和脉搏波理论设计了血压测量系统的总体设计方案。该方案硬件电路以AT89C51单片机为核心，包括信号采集处理电路，A/D转换电路，控制按钮电路和显示电路等几大部分。本文对以上几个部分的软硬件设计作了详细的阐述，介绍了核心芯片的选型，外围电路的连接，芯片与芯片之间的连接电路，程序设计方法和相应的软件程序。讨论说明了各部分电路点的工作原理，以及其软硬件的具体设计。 关键词：单片机；血压；血压计；示波法；脉搏波
The design of portable blood pressure monitor Abstract Single chip with its superior performance, are widely used to drill in various fields has become a mature technology, in medicine all the more yes get a better application. Blood pressure is extremely important health indicators; blood pressure measurement accuracy is directly related to people's health. Modern cardiovascular disease trends showed younger age, so keep an eye on our blood pressure Bailey us harmless. This paper studies in blood pressure measurement method and wave method, on the basis of pulse wave theory, discusses with AT89C51 measuring principle of electronic device. After the air to air pump, the voltage sensor through enlargement, filtering, calculate the pulse signal obtained systolic pressure, diastolic pressure and pulse. Mainly introduces the design and the entire circuit chip. First of all, and the pulse wave based on oscillometric 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.
(最新版)基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告毕业论文
本科毕业设计 （ 论文） 开题报告 题目： 基于单片机的脉搏测量仪 的设计 课 题 类 型：设计丁实验研究□论文口 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 学 院： 信息工程学院 指 导 教 师： 开 题 时 间 年月日 开题报告内容与要求 一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值） 随着科技发展的不断提高， 生命科学和信息科学的结合越来越紧密， 出现了各种新 颖 的脉搏测量仪器，特别是电子脉搏仪的出现，使脉搏测量变得非常方便。 脉诊在我 国已具有
2600 多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。科技的创新，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。 脉搏测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏变化，最后要得出每分钟的脉搏次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。 二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述） 随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展： （1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测
血压计的设计与制作
毕业设计说明书 课题名称：血压计的设计与制作 学生姓名陆晓飞 学号 0902013317 所在学院浙江机电职业技术学院 专业机电一体化 班级机电0933 指导教师韩爱娟 起讫时间： 2012 年 2 月12 日～ 2012 年 4 月 6 日
便携式血压计的设计 摘要 现代社会的迅速发展，导致环境日益恶化，不健康的生活习性与不科学的饮食习惯，导致人类疾病越来越多的出现。其中，有着人类第一无形杀手称号的高血压病，已逐渐上升到人类疾病危害排行榜的前几名，长期危害着人体健康，让饱受高血压折磨的患者痛不欲生。如何便捷有效地测量与监控高血压，从而有效预防与治疗高血压，成为人们对抗高血压病的首要问题。于是，设计一台便捷的测量血压的装置，成为重中之重。 家用电子血压计，主要是用于家庭。家庭医疗保健已成为现代人的医疗保健时尚。过去人们测量血压必须到医院才行，而今只要拥有了家用电子血压计，坐在家里便可随时监测血压的变化，如发现血压异常便可及时去医院治疗，起到了预防脑出血、心功能衰竭等疾病猝发的作用。本文将详细介绍我们设计的智能型血压测量装置。 关键词：ASDX 001；AT89C51；液晶显示；压力测量。
目录 前言 (1) 第一章便携式血压计装置总体概述 (4) §1.1 便携式血压计简介 (4) §1.1.1 便携式血压计的介绍 (4) §1.1.2 便携式血压计功能简介 (4) §1.1.3 便携式血压计使用注意事项 (4) §1.2 血压计装置设计方案 (4) §1.2.1 设计总体要求 (4) §1.2.2 具体设计方案 (5) §1.3 便携式血压计工作原理 (7) §1.3.1 血压测量的工作原理 (7) §1.3.2 便携式血压计的工作原理 (8) 第二章硬件电路的设计 (9) §2.1 传感器简介以及电路设计 (9) §2.1.1 传感器简介 (9) §2.1.2 传感器电路设计 (10) §2.2 AT89C51单片机的简介及其电路设计 (11) §2.2.1 AT89C51简介 (11) §2.2.2 主要性能参数 (11) §2.3 单片机电路设计 (15) §2.3.1 AT89C51的复位电路： (15) §2.3.2 AT89C51的时钟电路： (15) §2.3.3 AT89C51与液晶显示模块的电路连接 (16) §2.4 液晶显示模块简介及电路设计 (16) §2.4.1 液晶显示模块DM-1602简介 (16) §2.4.2 液晶显示模块DM-1602电路设计 (20) §2.5 其他电路设计 (20) §2.5.1 电源电路 (20) §2.5.2 线性阀PWM控制电路 (21) §2.5.3 充气PUMP控制电路 (22) §2.5.4 按键电路 (22) 第三章软件系统流程以及程序的设计 (23)
电子血压计常见问题 (1)
电子血压计常见问题 一，什么是血压 ? 答 : 血压是指血管内流动的血液对单位面积血管壁的侧压力（压强）。 人体正常动脉血压：收缩压小于 130mmHg （ 17.3kPa ） 舒张压小于 85mmHg (11.3kPa) 二，血压应控制在什么范围？ 答：高血压病一经确诊，则血压应尽量控制在正常范围内。年轻的、轻度的患者以血压控制在135/85mmHg以下，老年患者控制在140/90mmHg；单纯收缩压升高者也应将收缩压控制在 140mmHg 以下。 三，动脉血压形成 动脉血压形成是在血管充盈的前提下 , 由心肌收缩和外周阻力 ( 小 , 微动脉对血流的阻力 ) 二者同时作用于血液而形成的血流对血管壁的侧压。 四、血压为什么会波动？ 在不同时间测量血压往往读数不同，有时差异还相当大。这是为什么呢 ? 其原因是受测者的血压受到自身内在和外界环境因素影响，或者由测量误差所造成的。 人类和大多数生物的生命现象一样，在一日内有周期性变化的特性。例如激素的分泌，一般是早晨处于抑制状态，从正午开始逐渐增加，午后达高峰。人的血压也是一样，无论是正常血压还是高血压患者，冬天血压往往比夏天高，这是季节性波动。昼夜 24 小时内血压也常波动，上午 9 ～ 10 点钟血压最高，以后逐渐下降，夜间睡眠中血压降到最低点，这种差值可达 5.33kPa(40mmHg) ，睡醒时血压可上升 2.6kPa(20mmHg) 左右。起床走动后血压进一步升高，此时最易诱发冠心病猝死。这种昼夜 24 小时的血压波动，主要与人体血浆去甲肾上腺素水平的变动及压力感受器的敏感性有关。血浆中去甲肾上腺素水平的波动与血压波动是平行的，但压力感受器敏感性高，神经抑制有效时其血压波动就小，如老年人由于压力反射敏感性较低，血压波动就较大。此外，血压可因吸烟、饮酒、饮咖啡及情绪激动等因素影响而引起一时性变化，所以，测量血压时必须避免上述因素影响。 认识到血压的波动性，对高血压的诊断和治疗具有重要意义。也就是说由于血压的这种变异性，我们不能仅凭一次测量的血压读数，来确定自己的血压水平，在舒适安静的环境和恰当的操作技术条件下，多次重复检查血压是非常必要的。 五，无症状的高血压病是否需要治疗
电子血压计的设计与验证(DOC)
电子血压计的设计与验证 医学院（生物医学工程） 【摘要】 血压是人体重要的生理参数之一，对其的准确监测将对心血管疾病诊断和治疗具有重要意义。本设计是采用振荡法的无创血压测量技术来实现电子血压计，结合了现代传感技术、计算机与信号处理技术。本文主要从硬件方面介绍了电子血压计的设计，主要包括电源电路、放大滤波电路、LCD显示电路、控制电路和数字处理等电路设计和核心器件选型，系统中采用压力传感器US9111和LMV2264运放对信号进行信号转换、放大、滤波，以STM32F103RBT6单片机为核心，实现泵阀控制和对采集到的压力与脉搏信号进行处理，并上传测量的数据到上位机进行显示，实现系统功能，达到预期的设计目标。 【关键词】血压，硬件系统，显示；
1 前言 1.1 研究背景 1.1.1电子血压计概述 通常所说的血压是指动脉血压，血压是血液在血管内流动时，作用于血管壁的压力，它是推动血液在血管内流动的动力。心室收缩，血液从心室流入动脉，此时血液对动脉的压力最高，即动脉血压的峰值，称为收缩压（systolic blood pressure ，SBP ）[1]。心室舒张，动脉血管弹性回缩，血液仍慢慢继续向前流动，但血压下降，此时的压力称为舒张压（diastolic blood pressure，DBP），即血压的谷值[2]。血压是机体重要的生命特征之一，可以反映出人体心脏和血管的功能状况，是临床上诊断疾病、观察治疗效果、进行诊后判断等的重要依据[3]。 电子血压计是基于采用无创血压测量方法的生命信息监测医疗设备，无创血压测量方法主要有听诊法和示波法，其中示波法又称震荡法，本设计的测量原理是示波法。电子血压计有臂式、腕式之分，腕式电子血压计的优点是小巧便携，但测量结果不够精确；上臂血压计虽然机型较大携带不便，但是精度较高，更具有临床意义，所以本次设计目标也是上臂式电子血压计。血压计的技术经历了最原始的第一代、第二代（半自动血压计）、第三代（智能血压计）的发展。第一代电子血压计是在减压时进行测量，使用的主要元器件包括压力传感器、快速加压气泵和机械快速排气阀。第一代电子血压计由于机械式排气阀的不稳定，测量结果也不稳定，误差较大。第二代电子血压计也是在减压时进行测量，第二代是电子控制排气阀，可以智能加压，减小人为误差，使得测量结果更加稳定。第三代电子血压计是在加压时就进行测量，目前国际上掌握这一技术的公司并不多。第一代和第二代电子血压计都是上臂式的，第三代是腕式电子血压计，由于掌握MWI技术（加压时测量）的公司很少和腕式电子血压计不适合有血流障碍的病人使用，所以现在使用最广泛的是第二代电子血压计[4]。 1.1.2问题的提出 随着人口老龄化，人们生活水平的提高以及保健观念日益增强，人们越来越注重自己和家人的健康。血压是人体重要的生理参数，血压的正常与否能判断一个人身体是否健康。高血压是最常见的心血管疾病，严重影响人们的生活质量和健康。据有关统计资料显示，目前我国的高血压患者已达两亿，并且每年都以300万以上的速度在增加[5]，高血压患者的年龄层也逐渐年轻化，关于高血压的预防和治疗已成为我国一个热门的话题。高血压不仅是影响人们健康的慢性疾病，更是冠心病、心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病的祸首，所以血压的测量对预防此类疾病起到至关重要的作用。对于全球特别是我国市场来说，血压计的需求量是十分庞大的。中国是世界最大的电子血压计的生产基地，也是国际最大的电子血压计消费市场，但是市场上销售的电子血压计质量不一，消费者容易购入质量差的产品，而且我国很多医院依然在使用水银血压计。水银血压计的测量必须由专业的医学人士进行，过程比较复杂，测量结果可能会因医生的不同而不同，而且水银压力计的水银具有剧毒性，对人体是有害的，使用过程要十分小心，所以研究出一款便携、廉价、准确的压力计，具有极大的市场潜力。
(完整版)89C51电子血压计毕业设计论文()
便携式血压计的设计 摘要 现代社会的迅速发展，导致环境日益恶化，不健康的生活习性与不科学的饮食习惯，导致人类疾病越来越多的出现。其中，有着人类第一无形杀手称号的高血压病，已逐渐上升到人类疾病危害排行榜的前几名，长期危害着人体健康，让饱受高血压折磨的患者痛不欲生。如何便捷有效地测量与监控高血压，从而有效预防与治疗高血压，成为人们对抗高血压病的首要问题。于是，设计一台便捷的测量血压的装置，成为重中之重。 家用电子血压计，主要是用于家庭。家庭医疗保健已成为现代人的医疗保健时尚。过去人们测量血压必须到医院才行，而今只要拥有了家用电子血压计，坐在家里便可随时监测血压的变化，如发现血压异常便可及时去医院治疗，起到了预防脑出血、心功能衰竭等疾病猝发的作用。本文将详细介绍我们设计的智能型血压测量装置。
关键词：ASDX 001；AT89C51；液晶显示；压力测量。
THE DESIGN OF PORTABLE BLOOD PRESSURE MONITOR ABSRACT The rapid development of modern society, leading to deteriorating environment, unhealthy living increasing number of diseases. Which , and to the top ranks of disease, a long-term pain. How convenient and effective measurement and monitoring , and thus effective prevention and treatment of , a confrontation is the most important issue. Therefore, design a convenient measurement of blood pressure devices, of our intelligent blood pressure measuring devices. Home Blood Pressure Monitor, mainly for the past people be at any time, such as abnormal blood pressure can be found in time to the plays a cerebral 脉宽调变）方式控制，MCU将依据压力值之泄气变化调整泄气速率在规格范围内。C11与C12做为稳定电源与滤波作用，减少PWM控制避免电源变动造成电压不稳。
电子血压计毕业论文
电子血压计毕业论文 目录 摘要 前言 (5) 1. 基于单片机的电子血压计装置总体概述 (7) 1.1 基于单片机的电子血压计简介 (7) 1.1.1基于单片机的电子血压计的介绍 (7) 1.1.2基于单片机的电子血压计功能简介 (7) 1.1.3基于单片机的电子血压计使用注意事项 (7) 1.2 血压计装置设计方案 (8) 1.2.1 设计总体要求 (8) 1.2.2 具体设计方案 (8) 1.3基于单片机的电子血压计工作原理 (10) 1.3.1 血压测量的工作原理 (10) 1.3.2基于单片机的电子血压计的工作原理 (11) 1.4体温测量方案选择 (11) 1.4.1 集成温度传感器 (11) 1.4.2 温度传感器的选择 (12) 1.4.2 体温测量的工作原理 (12) 2.1 传感器简介以及电路设计 (13) 2.1.1 传感器简介 (13) 2.1.2 传感器电路设计 (15) 2.2 AT80C51单片机的简介 (15) 2.3 单片机电路设计 (17) 2.3.1 AT80C51的复位电路： (17) 2.3.2 AT80C51的时钟电路： (18) 2.4 液晶显示模块简介及电路设计 (19) 2.4.1 液晶显示模块DM-1602简介 (19) 2.4.2 液晶显示模块DM-1602电路设计 (22) 2.5 其他电路设计 (22) 2.5.1 电源电路 (22) 2.5.2 线性阀PWM控制电路 (23) 2.5.3 充气PUMP控制电路 (24)
2.5.4 按键电路 (24) 3. 软件系统流程以及程序的设计 (26) 3.1 单片机主程序流程图 (26) 3.2 处理模块 (26) 3.3测量模块 (27) 3.4 信号处理模块 (27) 3.5 显示模块 (28) 3.6 电源处理模块 (29) 结论 (30) 参考文献 (31) 致谢 (32) 附录 (33) 子程序流程： (33) 部分参考程序 (35)
电子血压计设计
电子血压计设计 学院: 物理学院 组员：刘鑫王展峰栾义龙袁颖 指导老师：李茂奎 2010年6月
目录 第一部分、功能设计 1. 1 电子血压计的设计目的-----------------------------------（3） 1．2电子血压计的主要功能----------------------------------- （3） 第二部分、系统设计 2.1设计摘要-------------------------------------------------（3） 2.2血压测量原理---------------------------------------------（3） 2.3系统原理框图---------------------------------------------（4） 2.4方案论证-------------------------------------------------（4） 2.4.1单片机选择--------------------------------------------------（5） 2.4.2集成运放芯片的选择------------------------------------------（5） 2.4.3传感器的选择------------------------------------------------（5） 2.4.4一级放大电路设计--------------------------------------------（6） 2.4.5滤波电路的设计----------------------------------------------（7） 2.4.6二级放大电路的设计------------------------------------------（9） 2.4.7显示模块----------------------------------------------------(10) 2.5完整电路原理图-------------------------------------------(11) 2.6单片机软件设计-------------------------------------------(11) 第三部分、系统测试及结论 3.1波形显示--------------------------------------------------(13) 3.2结论------------------------------------------------------(14) 第四部分、小结与感想-------------------------------------( 14) 第五部分、附录----------------------------------------------(15) 附录一参考文献 附录二元器件明细表 附录三部分专用程序清单 附录四组员分工情况和工作情况 附录五作品实物照片
压力反射敏感性检测系统的设计与实现
中国组织工程研究与临床康复 第14卷 第52期 2010–12–24出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research December 24, 2010 Vol.14 No.52 P .O. Box 1200, Shen yan g 110004 https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html, 9790 School of Biomedical Engineering, Capital Medical University, Beijing 100069, China Zhang Yun, Associate professor, School of Biomedical Engineering, Capital Medical University, Beijing 100069, China mail_zhangyun@https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html, Supported by: the Basic Clinical Program of Capital Medical University, No. 2004JK31* Received: 2010-07-28 Accepted: 2010-11-23 首都医科大学生物医学工程学院，北京市 100069 张韫，女，汉族，1983年首都医科大学毕业，副教授，主要从事生物医学信息学研究。mail_zhangyun @https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html, 中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:1673-8225 (2010)52-09790-04 收稿日期：2010-07-28 修回日期：2010-11-23 (20100728001/G ·A) 压力反射敏感性检测系统的设计与实现* 张 韫，王 锐，贾三庆 Design and implementation of baroreflex sensitivity monitor system Zhang Yun, Wang Rui, Jia San-qing Abstract BACKGROUND: In various dangerous layering techniques, baroreflex sensitivity (BRS) is a reliable, accurate, independent predictor for arrhythmia and sudden cardiac death following acute myocardial infarction. Studies commonly utilize pressure and electrocardiogram measurements apparatus to calculate data for BRS. OBJECTIVE: To design and develop BRS monitor system to predict sudden cardiac death reliably and accurately after acute myocardial infarction. METHODS: The developed BRS monitor system was used to acquire all patients’ original pulse wave data using electronic blood pressure monitor which also was self-designed. The electronic blood pressure monitor was accomplished by oscillometric method. Pulse wave signals underwent processes of filtering of hardware and software and magnifying for calculating systolic pressure and diastolic pressure. Subsequently, the heart rate was conversed according to the blood pressure value and finally BRS value was calculated by both average values of blood pressure and heart rate. The blood pressure of the subjects was forcibly changed by intravenous injection of vasoactive substances. RESULTS AND CONCLUSION: Self-designed BRS monitor system consists of the circuit of the electronic blood pressure monitor, pulse wave processing procedures and BRS calculation program. First, electronic blood pressure monitor was used to get pulse wave data. Then, we wrote computer program that was used to process pulse wave to acquire two groups of data of the blood pressure and heart rate. Afterwards, BRS value was calculated with changing average values of the heart rate and blood pressure. In conclusion, depending on BRS value, we can predict possibility of occurring sudden cardiac death who suffered from acute myocardial infarction. Because the device acquires original data which is used to calculate BRS value only from electronic blood pressure monitor, it is convenient to take. Therefore it is possible to visit patients of acute myocardial infarction at any moment. The development of this monitoring system may provide a better idea to effectively control occurrence of sudden cardiac death after acute myocardial infarction in clinic. Zhang Y, Wang R, Jia SQ. Design and implementation of baroreflex sensitivity monitor system.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2010;14(52): 9790-9793. [https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html, https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html,] 摘要 背景：在诸多危险分层技术中，压力反射敏感性是比较可靠和准确的急性心肌梗死后心律失常和心脏性猝死的独立预报因子。至今的报道显示，有关压力反射敏感性的研究都是分别利用血压测量设备和心电测量设备采集计算压力反射敏感性所需的数据。 目的：为准确地预测急性心肌梗死后心脏性猝死的发生，设计并开发了压力反射敏感性检测系统。 方法：研发的压力反射敏感性检测系统是使用自行设计的电子血压计采样患者的脉搏波，电子血压计是采用示波法实现的。脉搏波信号经软硬件滤波、放大和定标后，用于计算收缩压和舒张压。而后，根据2次收缩压的差值得到心率值，再由血压和心率的变化均值计算出压力反射敏感性值。采用静脉注射血管活性物质强制造成患者血压的变化。 结果与结论：自行设计的压力反射敏感性检测系统由电子血压计电路、脉搏波处理程序和压力反射敏感性计算程序3部分组成。首先，使用电子血压计获得脉搏波。然后，编程对脉搏波数据进行处理，以便从脉搏波中获得心率和血压的变化均值。最后，利用心率和血压的变化值计算压力反射敏感性，并根据该值对患者急性心肌梗死后心脏性猝死发生的可能性进行判断。由于该系统只用电子血压计获取计算压力反射敏感性所需的全部原始数据，故具有体积小和方便携带等优点，不仅可以作为急性心肌梗死患者随访的医疗设备，而且为临床有效控制急性心肌梗死后发生心脏性猝死提供了很好的思路。 关键词：压力反射敏感性；急性心肌梗死；数字血压计；示波法；设计 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010. 52.025 张韫，王锐，贾三庆. 压力反射敏感性检测系统的设计与实现[J].中国组织工程研究与临床康复，2010，14(52):9790-9793. [https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html, https://www.sodocs.net/doc/7218540018.html,] 0 引言 近20多年来，随着生活水平的提高和生活 节奏的加快，心血管疾病的发病率逐渐增高。大量实验室及临床研究表明，压力反射敏感性(baroreflex sensitivity, BRS)能确切反映自主神经尤其是迷走神经对心血管的调节作用，是评 估心脏自主神经功能状态的有效方法之一[1] 。心力衰竭、急性心肌梗死和高血压等多种心血管疾病的发生发展均与BRS 的改变有关 [2-4] 。其 中患急性心肌梗死后的一两年内，患者继发心律不齐和心脏性猝死的危险大幅度提高。因此，如何对心脏性猝死进行危险分层，达到早发现、早治疗的研究受到医学界的广泛关注。经大量临床研究发现，在诸多危险分层技术中，BRS