摘要：時下，電子血壓計與傳統(tǒng)血壓計相比有諸多優(yōu)勢，但往往準確性、穩(wěn)定性不太理想，而且功耗 高，體積較大，使用受到很大局限。通過選用高性能硅壓式傳感器MP)(53GC，設計溫度補償電路，優(yōu)化血壓 測量的控制計算方法，提高了系統(tǒng)的準確性、穩(wěn)定性。選用功耗小體積小的器件，緊湊的系統(tǒng)構架，人性化的 軟件設計，使血壓計輕巧便攜、使用方便。并對該系統(tǒng)設計做了詳細介紹。

　　1引言

　　測量血壓的傳統(tǒng)儀器是機械式水銀血壓計．電 子血壓計近幾年才在市場上出現。電子血壓計與傳 統(tǒng)血壓計相比，雖然操作簡單、使用方便，但準確 性、穩(wěn)定性往往不太理想。本設計力求準確、穩(wěn)定， 以適用于老年人或病人隨時監(jiān)測自己血壓情況及 臨床醫(yī)學檢測。

　　在研究國內外已有產品或設計構思 的基礎上” ，使用先進的信號處理技術與智能控 制技術，盡量消除脈搏提取處理中的噪聲干擾與非 線性失真，提高血壓測量的準確性與穩(wěn)定性，并提 高了測量的自動化和智能化。

　　2系統(tǒng)的硬件設計

　　本設計采用Motorola公司的MPX53GC硅壓式 傳感器和TI公司MSP430F149單片機為主要器件， 構成電子血壓計，系統(tǒng)構成如圖1。系統(tǒng)由MCU、 傳感器、LCD液晶顯示器、操作面板、充放氣控制 電路、氣泵和氣閥、蜂鳴器、存貯器、電源等部分 構成。

　　2．1 微處理器的選擇

　　單片機是整個系統(tǒng)的大腦，它不僅要對系統(tǒng)進 行監(jiān)控、對數據進行運算處理，而月．要通過對測量 結果的判定調整硬件的參數；使系統(tǒng)能夠自動調節(jié) 在的工作狀態(tài)，具有一定的智能性。根據系統(tǒng) 的設計要求，選用TI公司的MSP430F1 49單片機 。

　　MSP430內嵌ADC12，它是12位的A／D模數轉 換器，具有高速、通用的特點。ADC12可對8個外 部模擬信號之一或4個內部電壓之一作轉換。 ADC12具有通用的采樣／保持電路，給用戶提供了 采樣時序的各種選擇。MSP430F149單片機則能很 好滿足系統(tǒng)設計的要求。

　　2．2傳感器電路設計

　　MPX53GC是Motorola X型傳感器，該類傳感器 價格低廉、線性優(yōu)良、噪聲小、響應迅速，并且在 恒流源供電的情況下具有溫度白補償掙陛。傳感器 電路的組成如圖2所示，壓力傳感器的輸出信號先 經過濾波電路，然后進行放大，同時單片機 MSP430F149將產生1：10脈寬控制鋸齒波發(fā)生器， 產生鋸齒波與經過處理的壓力信號相比較，將電平 信號轉換為脈寬信號。單片機MSP430F149測量脈寬，然后經過相應的運算處理轉換為收縮壓(SP)、舒張壓(DP)、平均壓(MP) 。

　　2．3濾波電路設計

　　在血壓測量過程中，由于傳感器MPX53GC輸 出的信號極其微弱，而且混有高頻噪聲，如果電路 設計不合理，微弱的信號就會被噪聲淹沒。因此在 每放大電路中，都應有相應的噪聲濾除或抑制 電路 ，此外要盡量的消除分布電容與分布電感的 耦合，在必要處進行屏蔽。如圖3所示，采用有源 低通濾波器，有效地削弱高頻噪聲，并適當放大信 號。其頻率函數可表示為：

　　2．4 充放氣控制電路設計

　　充放氣電路也是影響測量準確度的一個重要 因素。因此，怎樣控制充氣閥和放氣閥，才能得到 的測量結果是關鍵。在測量過程中，我們采用 單片機MSP430F149控制充放氣速率，根據壓力大小進行控制充氣閥和放氣閥的動作，這樣不但能夠 準確控制充放氣的速率，而且能很好的監(jiān)測整個系 統(tǒng)的運行情況，此外，還可以避免一些意外的人體 傷害。

　　其控制過程見圖4充氣電路如圖5所示。在充氣過程中．可以稍 微快點充氣，并估計收縮壓和舒張壓，以便計算放 氣速率。當達到值后停止充氣，開始慢慢的均 速放氣。放氣過程中，采用PWM脈寬調制進行控 制，并時刻察覺血壓袖套CUFF的壓力情況，保持 勻速放氣。當壓力小于20mmHg時，立即把放 氣閥全部打開。

　　2．5 LCD液晶顯示模塊設計

　　本系統(tǒng)采用LCD驅動器HT1621，它為128(32 ×4)段LCD驅動器，可驅動多個LCD液晶屏。它 與單片機接口如圖6所示，接口只須四根線。 線 用以初始化串行接口電路并終止MSP430F149與 HT1621的通信。數據的瀆／寫及命令的寫入通過數 據線傳輸。RD讀信號，RAM 內的數據在RD信號 的下降沿送至數據線上，使MSP430F 149在而信 號的上升沿及下一個下降沿之間讀入正確的數據。

　　一WR為寫信號，數據線上的數據、地址及命令可在 一WR信號上升沿寫入HT1621。IRQ為可選擇控制2．6電源模塊設計 本系統(tǒng)電源采用兩節(jié)1．BY 的電池供電，經過 XC6382芯片升壓至3．5V直接為系統(tǒng)提供電源。 3軟件設計 軟件部分是整個系統(tǒng)有效工作的，系統(tǒng)只 有在軟件和硬件有機結合，才能正常工作。

　　3．1采集與控制程序模塊

　　它完成采集資料(壓力傳感器信號，按鍵信號 等)，控制充放氣等功能。其程序流程如圖7所示。

　　3．2數據處理和顯示模塊

　　數據處理和顯示模塊完成對壓力傳感器數據 進行數字濾波，計算出收縮壓、舒張壓、平均壓及 脈搏，然后把相應數據儲存到EEPROM(24C256)并 顯示到液晶屏(HT1621)．程序流程圖如圖8所示。

　　4系統(tǒng)標定

　　測量系統(tǒng)需要標定，電子血壓計也不例外。在 軟件系統(tǒng)中專門有一個壓力標定程序，該程序的作 用是幫助調試者進行調試。調試過程如下：給系統(tǒng) 零壓力(即：讓傳感器與大氣連通)，經過一段時 間穩(wěn)定后，系統(tǒng)自動記錄零點的脈寬；然后提示調 試者，給系統(tǒng)300mmHg的壓力，此時調試者應將 顯示的數值調整到16268±100以內，系統(tǒng)即標定 完畢。

　　5結論

　　通過一系列的分析、研究和改進，系統(tǒng)的設計 較好的達到我們測試的要求。在測量的過程中，被 測者應做到保持不動，否則可能因為被測者的動作 形成一個假脈沖信號，同時可能改變CP信號。為 了進一步提高準確性和可靠性，傳感器線性、PCB 板布線、氣泵和氣閥選擇等等都需要進一步研究改 進。