电子血压计

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电子血压计

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编者按

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。

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工作原理

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马达在充气时，袖带内部产生压力，数字压力传感器ASDX感应到该压力值，经过放大以及滤波电路后，由单片机89C51的第1脚读入，并进行A/D转换。单片机在程序的控制下，严格按照ASDX压力传感器的要求的工作时序进行读写控制，读入信号后，对数字信号进运算，然后经DM-液晶显示模块进行显示模拟开关之后是模拟通道的转换部分，它包括采样/保持和A/D转换电路。采样/保持电路的作用是快速拾取模拟多路开关输出的子样脉冲，并保持幅值恒定，以提高A/D转换器的转换精度，如果把采样/保持电路放在模拟多路开关之前(每通道一个)，还可实现对瞬时信号进行同时采样。

采样/保持器输出的信号送至模数转换器，模数转换器是模拟输入通道的关键电路。由于输入信号变化速度不同，系统对分辨力，精度、转换速率及成本的要求也不同，所以A/D转换器的种类较多。

A/D转换的结果要送给计算机。有的则采用并行码输出，有的则采用串行码输出。使用串行输出结果的方式对长距离传输和需要光电隔离的场合较为有利。

本设计是基于89C51单片机的设计，具体装置方案如图1-1所示。

图1-1便携式血压计设计方案

系统工作示意图如图1-2所示。

图1-2血压计系统工作示意图

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电路设计

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传感器电路设计

ASDX的外围引脚共有8个，其中5个为空脚。工作电压为正5负。由+Vs脚引入正5负电压，Vout为数据输出脚，将所测量得到的数字电压信号传送到单片机的P1.0脚，ASDX的地脚为GND脚，接地。

因此，这个电路连接十分简单，只需要将传感器的输出脚Vout连接到AT89C51单片机的1脚上即可，如图2-1所示。

图2-1ASDX与单片机的连接电路原理图

单片机电路设计

同时在第9脚引出一个22uF的电容和一个2K的电阻接+5V的电源组成一个复位电路，如图2-2所示。

图2-2AT89C51复位电路原理图

AT89C51的+5V电源由39脚引入，第19脚接地，第17脚和第18脚间由12MHz的晶振及两个20pF的无极性电路组成一个时钟振荡电路，如图2-3所示。

图2-3AT89C51时钟电路原理图

液晶显示模块所要的数字信号从AT89C51的P0.0-P0.7口引出，分别对应的接DM-的D0-D7端口，完成数据传输，液晶显示模块的控制引脚RS、PR、E分别接到89C51的P3.5、P3.6、P3.7口，以实现微处理器对液晶显示模块的控制，如图2-4所示。

图2-4AT89C51与显示模块电路接线原理图

VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。PS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当PS和PR共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当PS为低电平PR为高电平时可以读忙信号，当PS为高电平PR为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令，如图2-5所示。

图2-5液晶显示模块电路

低通滤波电路设计

传感器和电路中的器件常会产生噪声，人为的发射源也可以通过各种耦合渠道使信号通道感染上噪声。为提高模拟输入信号的信噪比，可以用信号滤波器(Filter)来衰减这些噪声，即通过滤波器来去除许多与测量无关的频率成分，滤去不必要的高频、低频或无关信号，或是取得某些特定频段的信号。滤波器可以用R，L，C等无源元件组成，也可用无源和有源元件组合而成。前者称之为无源滤波器(PassiveFilter)，后者称为有源滤波器(ActiveFilter)。有源滤波器中的有源元件可以用晶体三极管，也可以使用运算放大器。采用运算放大器组成的有源滤波器具有体积小、重量轻、损耗低等优点，并且可以提供一定的增益，还可以起到缓冲作用，所以采用运放形式组成的有源滤波器使用特别广泛。本设计所用的滤波器也采用了二阶有源滤波器这种形式。其结构如图2-6所示。其中元件的选择对其性能有很大影响。

图2-6AT89C51时钟电路原理图

电源由AAA电池两颗提供。电源透过L1、D1、U3形成PFM升压电路，R33与C9做为升压后电压滤波作用。实测中，加上R33可降低50%之电源离讯。Q4为VCC电源控制电晶体。R13与R14分压值做为电压侦测位准。

具体工作方式：当3V电压从L1流过给升压IC后，经升压从第3脚输出为5V，Q4为开关管，在关机状态下，Q4不导通，C9，C11为滤波电容。当POWER键按下时Q4导通，输出一个5V的电压给Vcc，供电给其他设备。如图2-7所示。

图2-7电源电路原理图

PWM是一种波形调制技术，可用来产生占空比可调的方波输出，广泛用于电机调速控制空面，电动机是常用的电能—动能转换器件。如果简单的通过串电阻或者降电压的方法来降低电动机的转速往往使得效率下降，能耗增加，严重可能使电动机再非额定参数下工作而造成损坏。于是需要一种既要电机工作在额定电压又可以使电动机降低转速的技术。PWM应运而生。

泄气速率以PWM（PulseWidthModulation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。

具体工作方式：当充气到KPA时，开始漏气，由IC发出一个信号给第3脚，经R12流过到Q2，使Q2导通，输出一个2.7V的电压给V1，使V1开始工作，D2保护Q2和V1的正常工作而设计，如图2-8所示。

图2-8线性阀PWM控制电路

PUMPcontrol讯号控制PUMP动作，R27为限流电阻。

具体工作方式：由IC的4脚输出一个低电平约（0.6V）信号给R27，经Q1导通，VBT为Q1提供3V的电压，Q1导通输出一个3.2V的电压经PUMP，使PUMP导通。D3为保护二极管，使PUMP能稳定工作。如图2-9所示。

图2-9充气PUMP控制电路原理图

开关连接单片机的27脚，构成整个系统的开关电源。按下POWER键，则系统导通，开始工作。如图2-10所示。

图2-10按键电路原理图

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程序流程图

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总电路图

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