便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)的設(shè)計(jì)

濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE32-1前言為了更好的預(yù)防高血壓疾病，設(shè)計(jì)出適合大眾使用的血壓計(jì)成為迫切需求。盡管目前市場(chǎng)上血壓計(jì)的測(cè)量方法很多，但依然存在缺陷。因此，設(shè)計(jì)出具有測(cè)量方便、可靠性高、價(jià)格便宜的血壓計(jì)具有重要的意義和廣泛市場(chǎng)。1.1高血壓情形與危害在現(xiàn)代疾病病譜上，高血壓帶來的危害無疑是高居前幾位，高血壓是世界最常見的心血管疾病，也是最大的流行病之一。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)現(xiàn)有的高血壓患者已達(dá)一億，并且每年新增加的高血壓人數(shù)在300萬以上。從高血壓目前的危害來看，高血壓疾病已成為人類的頭號(hào)隱形殺手病。高血壓病不但是長(zhǎng)期危害人體健康的一種慢性病，而且它還是腦中風(fēng)、心肌梗死、冠心病、腎衰、心力衰竭等疾病的禍?zhǔn)?，因此被人們形象稱為“無形殺手”。因此，血壓是一個(gè)非常重要的健康指標(biāo)，如果人們能經(jīng)常測(cè)量自己的血壓，就能做到對(duì)自己的健康狀況心里有數(shù)，早期發(fā)現(xiàn)問題，早期解決，就能取得較好的治療效果。1.2血壓測(cè)量方法目前血壓測(cè)量的方法很多，最常用的無創(chuàng)血壓測(cè)量方法是柯氏音法和示波法。一般醫(yī)院使用的水銀血壓計(jì)就是基于柯氏音法。專業(yè)醫(yī)生使用聽診器聽到動(dòng)脈血管的不同聲音，來判別收縮壓與舒張壓的值。但是，柯氏音法存在一些固有的缺點(diǎn)：首先是放氣的快慢對(duì)讀數(shù)有直接的影響，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)放氣速度為3~5mmHg，而不同的醫(yī)生放氣有快有慢，會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確度；其次是此法憑人的視覺和聽覺來判斷，帶有主觀因素，除非是專業(yè)醫(yī)生，一般人很難測(cè)出準(zhǔn)確的血壓。以前也出現(xiàn)了很多種柯氏音法電子血壓計(jì)，試圖實(shí)現(xiàn)血壓的自動(dòng)檢測(cè)，但是很快發(fā)現(xiàn)這類血壓計(jì)未能克服柯氏音法的固有缺點(diǎn)，測(cè)量精度不高，重復(fù)性差，誤差大，使用不方便。所以目前國(guó)外大多數(shù)無損自動(dòng)血壓自動(dòng)檢測(cè)儀器都是使用示波法原理來測(cè)量血壓[1]。在利用示波法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其原理與柯氏音法類似，上臂動(dòng)脈血流的阻斷都是通過充氣袖套來完成。由于心搏的血液動(dòng)力學(xué)作用，在氣袖壓力上將重疊與心搏同步的壓力波動(dòng)，即為脈搏波。脈搏波消失出現(xiàn)在氣袖壓力遠(yuǎn)高于收縮壓時(shí)，當(dāng)勻速放氣，袖套內(nèi)的壓力開始降低，開始顯現(xiàn)脈搏。當(dāng)袖套內(nèi)的壓力降到收縮壓以下時(shí)，脈搏波的幅值就會(huì)增大，脈搏波的最大值出現(xiàn)在袖套壓力的平均壓。此后隨著袖套壓力下降，脈搏波幅值不斷衰減。通過氣袖內(nèi)的壓力與脈搏波振幅之間的聯(lián)系來估計(jì)血壓值，這就是示波法的血壓測(cè)量。其中，脈搏波最大值對(duì)應(yīng)于血壓的平均壓，通過確定脈搏波最大幅值的比例來獲得舒張壓和收縮壓[2]。1.3研究便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)的意義血壓是指血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)對(duì)血管壁所施加的側(cè)壓力，是人體的重要生理參數(shù)，它反映心臟和血管的功能狀況，在疾病診斷、治療效果觀察和進(jìn)行預(yù)后判斷等方面都有重要的意義。因此，為了方便人們測(cè)量出自己的血壓，時(shí)刻關(guān)注自己的身體健康，這就需要有使用方便、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精確、體積輕巧便于攜帶的血壓計(jì)。本課題研究是采用示波法的原理來設(shè)計(jì)一個(gè)便攜式數(shù)字電子血壓計(jì)，最終旨在設(shè)計(jì)出方便快捷、測(cè)量精度高的血壓，保證每次測(cè)量結(jié)果完全透明，實(shí)時(shí)分析與回顧分析相結(jié)合，醫(yī)生可以對(duì)照原始波形來判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?，能夠有效的甄別出干擾和偽差引起的誤檢測(cè)，恢復(fù)真實(shí)的血壓，從而保證血壓報(bào)告的有效性和可靠性，其低成本、小型化、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們青睞。2便攜式血壓計(jì)裝置總體概述本章不僅介紹了便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)的基本知識(shí)和使用注意事項(xiàng)，而且闡述了血壓測(cè)量原理以及血壓計(jì)工作原理，同時(shí)說明了本課題的設(shè)計(jì)方案和要求，加強(qiáng)了對(duì)血壓計(jì)的了解。2.1便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)簡(jiǎn)介2.1.1便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)介紹該產(chǎn)品不僅重量輕而且便攜，可以輕松地放入醫(yī)生護(hù)士口袋。該血壓計(jì)不使用水銀，增強(qiáng)環(huán)保性，避免了因水銀泄露而造成的污染事故。同時(shí)操作簡(jiǎn)單易懂，是一臺(tái)使用操作非常簡(jiǎn)單的儀器，真正的做到了老少皆會(huì)，它非常適合家庭使用。該血壓計(jì)以US9111型壓力傳感器測(cè)得血壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大電路測(cè)出血壓信號(hào)的直流分量，確定出收縮壓與舒張壓的值；再經(jīng)過濾波電路得出血壓信號(hào)的交流分量，確定出收縮壓與舒張壓的位置。再將血壓模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳入單片機(jī)，然后由控制核心單片機(jī)控制，經(jīng)主程序處理數(shù)據(jù)之后，在液晶顯示器1602A上把數(shù)據(jù)顯示出來。2.1.2便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)使用注意事項(xiàng)[（1）袖帶位置必須要與心臟的高度保持一致，肘和前臂自然地搭在桌子上，上臂自然下垂，手心朝上，整個(gè)胳膊不要平伸在高于心臟位置的桌子上，或用墊子把胳膊墊得過高，否則都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，得不出可靠性的血壓值；（2）每天要在同樣狀態(tài)下和固定時(shí)間，并以相同的姿勢(shì)測(cè)量血壓；（3）血壓測(cè)量應(yīng)該在安靜的狀態(tài)下進(jìn)行，血壓測(cè)量前要安靜休息10～20分鐘，深呼吸2～3次；（4）飯后或運(yùn)動(dòng)后，必須要休息一小時(shí)以上，再進(jìn)行血壓測(cè)量；（5）不要在浴后、飲酒、吸煙、喝咖啡后進(jìn)行測(cè)量；（6）要在沒有尿意時(shí)測(cè)血壓，這樣有益于提高血壓測(cè)量的準(zhǔn)確性；（7）測(cè)量時(shí)應(yīng)保持心情舒暢、身體放松，沒有疲勞感，不緊張；（8）不應(yīng)使本產(chǎn)品受到強(qiáng)烈沖擊。如碰撞、跌落等；（9）要避免在高溫和直射陽(yáng)光下存放；（10）長(zhǎng)時(shí)間不用，應(yīng)將電池取出。2.2便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)裝置設(shè)計(jì)方案2.2.1設(shè)計(jì)總體要求便攜式電子血壓計(jì)是微電腦技術(shù)和傳感技術(shù)的結(jié)合體，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該能保證完成三項(xiàng)基本任務(wù)：一是感應(yīng)血流的壓力；二是判別出高壓和低壓；三是在屏幕上顯示出血壓測(cè)量結(jié)果。感受血流壓力離不了壓力傳感器，民用的便攜式血壓計(jì)中所用到的壓力傳感器必須滿足高性能、低成本，靈敏度高，測(cè)量范圍合適的要求，在各種傳感器中有一類是人工合成的被稱為PVDF的壓電薄膜，它是柔軟的塑料；還有一種就是利用壓電效應(yīng)的壓阻式壓力傳感器，根據(jù)壓力的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。其次就是能根據(jù)血壓變動(dòng)，能及時(shí)抓住高、低壓的微處理器，例如單片機(jī)。另外，血壓值通過血壓計(jì)的液晶顯示屏進(jìn)行顯示。2.2.2具體設(shè)計(jì)方案首先，我們對(duì)血壓是如何產(chǎn)生的，應(yīng)該有基本的了解。血液流動(dòng)時(shí)對(duì)血管壁的造成的側(cè)壓力我們稱為血壓，它有收縮壓與舒張壓之分。當(dāng)心臟收縮向動(dòng)脈送血時(shí)，血壓升高，其最高值我們稱為收縮壓；心臟舒張時(shí)，血壓降低，其最低值我們稱為舒張壓。一般以上肢肪動(dòng)脈測(cè)量出的血壓值為代表，正常成年人收縮壓范圍在90~140mmHg，舒張壓范圍在60~90mmHg。血壓過高或過低都會(huì)是疾病的征兆。本設(shè)計(jì)采用示波法測(cè)量血壓。首先，單片機(jī)PWM輸出控制氣泵充氣至200mmHg高，慢慢以每秒約下降（3~5）mmHg的速度放氣。在放氣過程中，利用BP01型壓力傳感器將用戶的血壓變換成電壓信號(hào)，它是為監(jiān)測(cè)血壓而專門設(shè)計(jì)的。其轉(zhuǎn)換過程為：心臟射血→產(chǎn)生壓力→作用于臂帶→傳感器內(nèi)壓力發(fā)生變化→硅杯壓阻器件阻值變化→電壓或電流輸出。輸出的信號(hào)，經(jīng)過由LM324構(gòu)成差動(dòng)輸入，單輸出的放大電路，采樣袖帶內(nèi)氣壓直流分量以便取得收縮壓和舒張壓，這種放大電路能夠有效的抑制溫漂，從而保證輸出的穩(wěn)定性。血壓信號(hào)再經(jīng)過由LM324組成濾波放大電路，采樣袖帶內(nèi)氣壓交流分量，經(jīng)分析計(jì)算后確定收縮壓和舒張壓的瞬態(tài)時(shí)間位置。這兩種信號(hào)都得經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809變換成數(shù)字量后，再送入AT89C51單片機(jī)進(jìn)行處理。通過軟件將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓結(jié)果輸出至LCD1602A顯示。其設(shè)計(jì)方案框圖如圖2.1所示。壓力傳感器壓力傳感器信號(hào)處理電路單片機(jī)AT89C51LCD驅(qū)動(dòng)氣泵圖2.1設(shè)計(jì)方案框圖血壓計(jì)的系統(tǒng)工作示意圖如圖2.2所示。否否是否是接通電源鍵盤輸入設(shè)置參數(shù)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束否顯示結(jié)果數(shù)據(jù)處理結(jié)束否結(jié)束圖2.2系統(tǒng)工作示意圖電源開啟后，系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù)若有必要修改，將由鍵盤輸入對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。經(jīng)過了這個(gè)階段以后，系統(tǒng)將對(duì)某些參數(shù)和硬件內(nèi)部的一些寄存器進(jìn)行初始化工作。初始化完成之后，將啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，等待直至A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。然后將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入單片機(jī)。待采樣的時(shí)間達(dá)1秒鐘后，分析數(shù)據(jù)結(jié)果，求出其最大值與最小值，將這些數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，即為收縮壓和舒張壓。將它們送往LCD液晶顯示器進(jìn)行顯示。2.3系統(tǒng)工作原理2.3.1血壓測(cè)量原理血液每時(shí)每刻都受到心臟對(duì)其施加的壓力，隨著血液的流動(dòng)，這個(gè)壓力會(huì)傳遞到血管壁。當(dāng)心室收縮，血液受到的壓力達(dá)到最大值，叫做收縮壓（高壓），心室舒張，當(dāng)血液流回心室時(shí)，血液受到的壓力為最小值，叫做舒張壓（低壓）。血壓測(cè)量原理：給袖帶沖氣迫使測(cè)量部位的血流產(chǎn)生阻斷，隨著袖帶中的氣體不斷排放，血液重新流動(dòng)，然后在放氣過程中檢測(cè)袖帶內(nèi)的氣體壓力并提取微弱的脈搏波。血液重新流動(dòng)時(shí)，血壓值則根據(jù)血流聲音及振動(dòng)的變化來判定。本設(shè)計(jì)采用示波法（振蕩法）來測(cè)量血壓，袖帶內(nèi)的壓力與血壓相等時(shí)，血液開始可以流通而產(chǎn)生所謂的袖帶聲，這時(shí)也就是收縮壓，必須開始從這里做記錄，直到最后當(dāng)袖帶聲沒有的時(shí)候，此點(diǎn)即為舒張壓。當(dāng)袖帶壓力P遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于收縮壓時(shí)，沒有出現(xiàn)脈搏波，當(dāng)袖帶壓力不斷下降，開始出現(xiàn)脈搏波。當(dāng)袖帶內(nèi)壓力下降，直到收縮壓Ps以下時(shí)，脈搏波幅度就會(huì)突然加大，在平均壓Pm時(shí)，脈搏波幅值出現(xiàn)最大。隨后脈搏波幅值隨著袖帶內(nèi)的壓力降低而不斷的衰減。居于示波法的血壓測(cè)量，是依據(jù)袖帶壓力與脈搏波之間的聯(lián)系來計(jì)算血壓的。脈搏波幅值最大值的位置對(duì)應(yīng)的就是平均壓，收縮壓Ps與舒張壓Pd確定，是按脈搏波最大幅值的一定比例來獲得。其對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2.3所示。[3]圖2.3脈搏波的波幅與袖帶內(nèi)的壓力對(duì)應(yīng)關(guān)系利用示波法原理來確定收縮壓與舒張壓的方法比較多，主要分為兩種：波形特征法和幅度系數(shù)法。波形特征法基本原理是利用脈搏波包絡(luò)線的拐點(diǎn)來測(cè)量血壓，上升時(shí)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靜壓力為收縮壓，下降時(shí)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靜壓力為舒張壓。這種方法測(cè)量精度不穩(wěn)定，測(cè)量的個(gè)體適應(yīng)性較差，逐漸被幅度系數(shù)法所替代。幅度系數(shù)法又稱“歸一法”。它是將脈搏波振動(dòng)信號(hào)的幅值與信號(hào)的最大幅值相比進(jìn)行歸一化處理,通過確定收縮壓和舒張壓的歸一化系數(shù)來識(shí)別收縮壓與舒張壓[5]。如圖2.4所示。圖2.4歸一化值曲線收縮壓對(duì)應(yīng)的脈搏波幅度為As，平均壓對(duì)應(yīng)的脈搏波幅度為Am，舒張壓對(duì)應(yīng)的脈搏波幅度為Ad。As/Am的值C1為收縮壓的歸一化值，Ad/Am的值C2為舒張壓的歸一化值。取C1為0.5，C2為0.8。血壓信號(hào)以及收縮舒張壓的位置如圖2.5所示。圖2.5血壓交直流信號(hào)及收縮壓與舒張壓位置通過軟件設(shè)計(jì)，找到0.5Amax和0.8Amax脈搏波幅度（血壓交流分量）位置，與其所對(duì)應(yīng)的靜壓力（血壓直流分量）位置即為收縮壓與舒張壓，然后將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓結(jié)果輸出到液晶驅(qū)動(dòng)器顯示[7]。2.3.2血壓計(jì)工作原理馬達(dá)在充氣時(shí)，袖帶內(nèi)部產(chǎn)生壓力，US9111型壓力傳感器將感應(yīng)到的壓力值，經(jīng)過放大濾波電路后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入單片機(jī)。其中，一路AD采樣袖帶內(nèi)氣壓直流分量以便取得收縮壓和舒張壓；一路AD采樣袖帶內(nèi)氣壓交流分量經(jīng)分析計(jì)算后確定收縮壓和舒張壓的瞬態(tài)時(shí)間位置。單片機(jī)在程序的控制下，嚴(yán)格按照壓力傳感器的要求的工作時(shí)序進(jìn)行讀寫控制，讀入信號(hào)后，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)運(yùn)算，然后經(jīng)1602A液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。血壓計(jì)的工作原理示意圖如圖2.6所示。單片機(jī)壓力傳感器放大電路濾波放大電路A/DA/D液晶顯示按鍵啟動(dòng)加壓泵臂帶、人體信號(hào)源排氣閥泵驅(qū)動(dòng)電路閥門開關(guān)電路直流量交流量圖2.6血壓計(jì)的工作原理示意圖3硬件電路設(shè)計(jì)在硬件電路設(shè)計(jì)部分，主要介紹了元器件的性能及用途，元器件之間的連接，并對(duì)信號(hào)的處理電路進(jìn)行設(shè)計(jì)及分析，使其滿足設(shè)計(jì)要求。一個(gè)好的硬件電路不僅能提高測(cè)量的精度，而且能很好的降低成本。因此做好硬件電路的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。3.1US9111型壓力傳感器US9111系列壓力傳感器采用了硅微機(jī)械加工的固態(tài)傳感器，采用6引腳雙列直插式封裝或8引腳（SO-8封裝）或6針（蘇-6）表面貼裝封裝，在本設(shè)計(jì)采用6腳（蘇-6）表面貼裝封裝。2腳接電源，4腳接地；3和5腳為電壓輸出端。實(shí)物圖如圖3.1所示。圖3.1US9111實(shí)物圖本設(shè)計(jì)采用此壓力傳感器不僅滿足測(cè)量精度的要求，而且價(jià)格便宜，具有很好的性價(jià)比。是對(duì)于要求低遲滯、高可靠性和穩(wěn)定性應(yīng)用的理想選擇，其工作范圍為0～300mmHg。表3.1US9111技術(shù)指標(biāo)工作電壓5VDC或1.5mA滿量程輸出70±5mV零位輸出±25mV非線性±0.3%F.S(典型值)重復(fù)性±0.05%F.S(典型值)工作溫度范圍-40~125滿量程電壓溫度系數(shù)-0.05%F.S/℃或-0.21%F.S/℃3.2AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介和電路設(shè)計(jì)3.2.1AAT89C51單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，AT89C51片內(nèi)含有4K字節(jié)可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM。該器件是采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)制造，兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)設(shè)置有通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，是一種高效微控制器，其中AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。具有強(qiáng)大功能的AT89C51單片機(jī)能應(yīng)用許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，可靈活、方便地應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，如工業(yè)控制、家電行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)都得到了廣泛的運(yùn)用。AT89C51單片機(jī)的引腳如圖3.2所示。圖3.2AT89C51單片機(jī)的引腳圖3.2.2（一）主要特性：[11]（1）與MCS-51兼容；（2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；（3）壽命：1000寫/擦循環(huán)；（4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；（5）全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；（6）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；（7）128×8位內(nèi)部RAM；（8）32可編程I/O線；（9）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（10）5個(gè)中斷源；（11）可編程串行通道；（12）低功耗的閑置與掉電模式；（13）片內(nèi)擁有振蕩器與時(shí)鐘電路；（二）管腳說明：（1）VCC—（40腳）：供電電壓端，正常運(yùn)行和編程校驗(yàn)時(shí)為+5V電源。（2）GND—（20腳）：接地端。（3）P0口—（32~39腳）：P0口做為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向并I/O端口，每個(gè)引腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫入“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。當(dāng)P0口訪問外部程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它被定義為數(shù)據(jù)總線和地址總線的低八位復(fù)用；外部不擴(kuò)展而單片運(yùn)用時(shí)，則作雙向I/O口用。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0口輸出原碼，此時(shí)P0口外部必須被拉高。（4）P1口—（1~8腳）：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向并行I/O端口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。當(dāng)P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，當(dāng)P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收口。（5）P2口—（21~28腳）：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向并行I/O端口，P2口緩沖器即可接收，也可輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫入“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P2口用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址和控制信號(hào)。（6）P3口—（10~17腳）：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向并行I/O端口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口被寫入“1”后，其管腳被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL），這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3口還為AT89C51單片機(jī)提供了特殊的第二功能，它的每一位均可獨(dú)立定義為第一功能的I/O口或第二特殊功能，第二特殊功能具體含義為：P3.0—（10腳）RXD：為串行數(shù)據(jù)接收端。P3.1—（11腳）TXD：為串行數(shù)據(jù)發(fā)送端。P3.2—（12腳）/INT0：為外部中斷0請(qǐng)求端，低電平有效。P3.3—（13腳）/INT1：為外部中斷1請(qǐng)求端，低電平有效。P3.4—（14腳）T0：為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端。P3.5—（15腳）T1：為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入端。P3.6—（16腳）/WR：為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通，低電平有效。P3.7—（17腳）/RD：為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，低電平有效。P3口有時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。（7）RST—（9腳）：RST即Reset（復(fù)位）信號(hào)輸入端，當(dāng)振蕩器件工作時(shí)，由該引腳輸入脈寬２個(gè)以上機(jī)器周期的高電平時(shí)復(fù)位單片機(jī)。當(dāng)外部在RST與VCC之間接一個(gè)電容（約10uF）和在RST與GND之間接一個(gè)電阻（約8.2K）時(shí)，就可實(shí)現(xiàn)加電復(fù)位功能。VPD為備用電源輸入端，既當(dāng)VCC掉電時(shí)，由此引腳提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM的信息。（8）ALE/PROG—（30腳）：ALE，允許地址鎖存信號(hào)輸出。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)的負(fù)跳變將P0口上的低8位地址送入鎖存器。在非訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器間，ALE仍以1/6振蕩頻率固定不變的速率輸出，因而它能作外部時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)用。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將以1/12振蕩頻率輸出。/PROG為編程脈沖輸入端，對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，由此引腳輸入編程脈沖。（9）/PSEN—（29腳）：訪問外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在訪問讀取指令碼時(shí)每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生2次/PSEN信號(hào)。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，不產(chǎn)生/PSEN信號(hào)；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，亦不產(chǎn)生/PSEN信號(hào)。（10）/EA/VPP—（31腳）：/EA為訪問內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。當(dāng)/EA保持高電平時(shí)為訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)程序指針PC值超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則只能訪問外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。（11）XTAL1：—（19腳）：接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反向振蕩放大器的輸入，以及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。（12）XTAL2：—（18腳）：接外部晶振的另一個(gè)引腳。它是反向振蕩器的輸出輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。3.2.3AT89C（1）復(fù)位時(shí)鐘電路：在第9腳引出一個(gè)10uF的電容和一個(gè)10K的電阻，電容接+5V的電源，電阻接地，組成一個(gè)復(fù)位電路[11]。AT89C51的+5V電源由40腳引入，第20腳接地，第18腳和第19腳間由12MHz的晶振及兩個(gè)30PF的無極性電路組成一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，其復(fù)位時(shí)鐘電路如圖3.3所示。圖3.3AT89C51復(fù)位電路原理圖（2）外圍連接電路：P0口用于把數(shù)據(jù)輸送到1602A液晶顯示器，與1602A的8位數(shù)據(jù)口連接，其中P0.0口輸送最低位數(shù)據(jù)，P0.7口輸送最高位數(shù)據(jù)。P1口與ADC0809的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出口連接，用于接收數(shù)字量血壓信號(hào)，其中P1口的低三位同時(shí)用于8路模擬通道的選擇。其它控制信號(hào)的連接見附錄D。3.3LCD顯示電路3.3.1液晶顯示模塊（1）1602A簡(jiǎn)介液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等許多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。其具有兩種顯示格式：5×7點(diǎn)陣，5×10點(diǎn)陣，這里介紹的1602A字符型液晶模塊是一種用5×7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，液晶顯示模塊是在一塊雙面印刷線路板上，它的一面用導(dǎo)電橡膠將電路與液晶顯示器連接，另一面裝配所需要的驅(qū)動(dòng)器和控制器以及驅(qū)動(dòng)所需要的分壓電路。根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等，這里以常用的2行16個(gè)字的1602A液晶顯示模塊來介紹它的功能和編程方法。16×2點(diǎn)陣字符液晶模塊是由點(diǎn)陣字符液晶顯示器和專用的行、列驅(qū)動(dòng)器，控制器及必要的連接件，結(jié)構(gòu)件裝配而成，可以顯示數(shù)字和英文字符。每個(gè)點(diǎn)陣字符都可以先是一個(gè)字符，點(diǎn)陣字符位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔起到了字符間距和行距的作用。這種點(diǎn)陣字符模塊本身帶有字符發(fā)生器，顯示容量大，功能豐富。實(shí)物圖片如圖3.4所示。圖3.41602A實(shí)物圖（2）1602A主要特性·顯示容量：16×2個(gè)字符·工作電壓：4.5-5.5V·工作電流：20mA·模塊最佳工作電壓：5V·提供各種控制命令，如：清除顯示器、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示位移等多種功能?！し匆暥龋靼祵?duì)比度）可調(diào)整·字符發(fā)生器CGROM有160個(gè)5×7點(diǎn)陣字型·字符發(fā)生器CGRAM可由使用者自行定義8個(gè)5×7的點(diǎn)陣字型（3）1602A引腳說明1602A采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，引腳圖如圖3.5所示。圖3.51602A引腳圖·第1腳：GND為地電源?！さ?腳：VDD接5V正電源?！さ?腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源對(duì)比度最弱，接地電源對(duì)比度最高，對(duì)比度過高會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可通過一個(gè)10K的電位器來調(diào)整對(duì)比度。·第4腳：RS為寄存器選擇引腳，選數(shù)據(jù)寄存器時(shí)，為高電平；選指令寄存器時(shí)，為低電平?！さ?腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)用做讀操作，低電平時(shí)用做寫操作?！さ?腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行命令?！さ?～14腳：D0～D7為8位數(shù)據(jù)端口?！さ?5腳：接背光源正極?！さ?6腳：接背光源負(fù)極。（4）指令表表3.21602A的指令表指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入位置00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（agc）8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（add）9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址（ac）10寫數(shù)到cgram或ddram10要寫的數(shù)11從cgram或ddram讀數(shù)11獨(dú)處的數(shù)據(jù)它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。想要在LCD1602A屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)"A"字，就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼就行了。一行有40個(gè)地址，在1602A中我們僅用前16個(gè)地址，第二行也一樣，用前16個(gè)地址。對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3.3。表3.3DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系位置12345678第一行00H01H02H03H04H05H06H07H第二行40H41H42H43H44H45H46H47H位置910111213141516第一行08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH第二行48H49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH3.3.2LCD電路連接圖3.5為L(zhǎng)CD的電路連接，LCD的8位雙向數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的P0口連接，接收數(shù)據(jù)與指令；V0口接一個(gè)10K的電位器，用于液晶顯示器對(duì)比度的調(diào)整；RS接/RD，用于選擇寄存器；R/W接/RD，用于控制讀寫信號(hào)；E端接T1，控制LCD是否工作。圖3.5LCD電路連接3.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08093.4.1ADC0809是常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器，屬逐次逼近型。ADC0809由單一+5V電源供電，它由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成，多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需100us。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。可直接與MCS-51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相接，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚€可對(duì)0~5V的雙極模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換[14]。ADC0809內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。CLKST8路模擬量開關(guān)CLKST8路模擬量開關(guān)8路A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器IN0+IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7AALECBVREF(-)VREF(+)OEEOCD3D2D1D0D5D7D6D4地址鎖存與譯碼器圖3.6ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)（1）主要特性[14]·分辨率為8位；·總的不可調(diào)誤差為±1/2LSB或±1LSB；·轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us；·無零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整；·單一+5V供電，模擬輸入電壓為0~+5V，±5V，±10V；·8路通道轉(zhuǎn)換，帶鎖存控制邏輯；·具有所存的三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；·功耗為15mW。（2）引腳說明ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器由28個(gè)引腳組成，其引腳圖如圖3.7所示。圖3.7ADC0809引腳圖各引腳的功能含義如下：·D0~D7：8位二進(jìn)制數(shù)字量輸出端口?！N0~IN7：8路模擬量開關(guān)輸入端口?！cc：+5V工作電壓源?！ND：接地端?！REF（+）、VREF（-）：參考電壓（+）、（-）連接端?！TART：?jiǎn)?dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端口，高電平有效?！LE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端口，ALE的下降沿將地址打入鎖存器?！OC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端口，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出高電平?！E：完成轉(zhuǎn)換后數(shù)字量輸出允許控制信號(hào)輸入端口，高電平有效，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器的輸出?！LK：為時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端口?！、B、C、：地址輸入端，用3位二進(jìn)制數(shù)編碼組成3:8譯碼輸出，選通8路模擬量開關(guān)，實(shí)現(xiàn)IN0~IN7的8路選1。3.4.2ADC0809的在本設(shè)計(jì)中，選用0通道和1通道分別作為血壓直流量與交流量的模擬轉(zhuǎn)換通道，其對(duì)應(yīng)的A、B、C、地址為0、0、0和0、0、1；進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，采用查詢EOC的標(biāo)志信號(hào)來檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換是否完畢，若完畢則把數(shù)據(jù)通過P1口讀入單片機(jī)。通過執(zhí)行ST＝0，ST＝1，ST＝0產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的正脈沖信號(hào)；其編程思路為：（1）向AD0809寫入通道號(hào)并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；（2）查詢EOC是否出現(xiàn)高電平；（3）給OE置高并讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)地址或數(shù)組中。3.5偏置電源電路3.5.1LM10是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的一種帶基準(zhǔn)電源的高性能運(yùn)算放大器，是一種特殊運(yùn)算放大器。它除了有一個(gè)獨(dú)立的高質(zhì)量的運(yùn)算放大器外，在同一芯片上還有一個(gè)精密基準(zhǔn)電壓源及輔助放大器，基準(zhǔn)電壓源為0.2V。它的特點(diǎn)是，既可以單電源、低電壓（1.1V）條件下工作，也可以在±20V較寬的雙電壓條件下工作。低電壓型的LM10XL系列，其最高工作電壓為7V，它的耗電量?jī)H為0.27mA，非常適合單電源供電。LM10內(nèi)部運(yùn)放有較高的輸出驅(qū)動(dòng)能力，內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源具有良好的穩(wěn)定性，它的溫度漂移僅有0.002%/℃。LM10雙運(yùn)放由8個(gè)引腳構(gòu)成，其引腳圖如圖3.8所示。圖3.8LM10引腳圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.9所示。圖3.9LM10內(nèi)部結(jié)構(gòu)·Vn（1腳）：輔助放大器輸出端；·IN-（2腳）：運(yùn)算放大器反向輸入端；·IN+（3腳）：運(yùn)算放大器同向輸入端；·V-（4腳）：電源負(fù)端；·BAL（5腳）：失調(diào)電壓調(diào)整端；·V0（6腳）：運(yùn)算放大器輸出端：·V+（7）：電源正端；·Vf（8腳）：輔助放大器反向輸入端。1腳和8腳的外接電阻可以改變緩沖器的增益，以獲得所需基準(zhǔn)電壓值輸出。3.5.偏置電源電路由帶有內(nèi)置參考電壓的雙運(yùn)放LM10組成，其中A1構(gòu)成同相放大器，A2構(gòu)成跟隨器，它們的作用是將內(nèi)置參考電壓放大后用作壓力傳感器US9111的偏置電壓Vs，其Vs值下公式?jīng)Q定：Vs=Vref（1+R1/R2）式中：Vref是LM10運(yùn)放的內(nèi)置參考電壓，其值為200mV。將電路中的R1和R2的值帶入上式中，可求得偏置電壓Vs為5V。其構(gòu)成的電源電路如圖3.10所示。圖3.10電源電路3.6信號(hào)放大電路LM324是帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器，在這里，信號(hào)放大電路采用LM324構(gòu)成差動(dòng)輸入，單輸出的放大電路，這種放大電路能夠有效的抑制溫漂，從而保證輸出的穩(wěn)定性。3.6.1LM324系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶有差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器。LM324內(nèi)部含有四個(gè)運(yùn)算放大器，采用14腳雙列直插塑料封裝。有相位補(bǔ)償電路，電路功耗很小，LM324工作電壓范圍寬，電壓范圍是3.0V-32V或正負(fù)雙電源±1．5V～±15V工作，它的輸入電壓可低到地電位。內(nèi)部的運(yùn)算放大器完全相同，除電源共用外，四組運(yùn)算放大器相互單獨(dú)。LM324有有5個(gè)引出腳，其中“V+”、“V-”分別為正負(fù)電源端；“+”為同相信號(hào)輸入端，“-”為反相信號(hào)輸入端；Vo”作為輸出端。[17]由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，可單電源使用，靜態(tài)功耗小，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此他被非常廣泛運(yùn)用于各種電路中，如傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合等。其管腳圖如圖3.11所示。圖3.11LM324管腳圖LM324主要特點(diǎn)（1）具有內(nèi)部頻率補(bǔ)償；（2）電壓增益高(約100dB)；（3）單位增益頻帶寬(約1MHz)；（4）電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?3—32V)：雙電源(±1.5—±16V)；（5）低功耗電流，可用電池供電；（6）低輸入偏流；（7）低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；（8）共模輸入的電壓范圍寬，包括接地；（9）差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；（10）輸出電壓擺幅大(0至VCC-1.5V)。3.6.2由LM324構(gòu)成的放大電路如圖3.12所示。圖3.12放大電路圖從圖中可以看出A3、A4兩個(gè)同相運(yùn)放電路構(gòu)成輸入級(jí)，在與差分放大器A5串聯(lián)組成三運(yùn)放差分放大電路。電阻在電路中保持嚴(yán)格對(duì)稱，具有以下優(yōu)點(diǎn)：<1>A1和A2提高了差模信號(hào)與共模信號(hào)之比，即提高了信噪比；<2>在保證有關(guān)電阻嚴(yán)格對(duì)稱的條件下，各電阻阻值的誤差對(duì)該電路的共模抑制比KCMRR沒有影響；<3>電路對(duì)共模信號(hào)幾乎沒有放大作用，共模電壓增益接近零。因?yàn)殡娐分蠷5=R7、R8=R9、R10=R11，可導(dǎo)出兩級(jí)差模總增益為：帶入數(shù)值得兩級(jí)差?？傇鲆婕s為60倍。由前面介紹的壓力傳感器可知，US9111壓力傳感器的滿量程輸出與偏置電壓有一定的關(guān)系，當(dāng)5V偏置時(shí)，在200mmHg壓力下的輸出為50mV，在300mmHg壓力下，壓力傳感器輸出電壓為75mV。而在血壓測(cè)量中，袖帶內(nèi)壓力一般不會(huì)超過300mmHg，而A/D轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓可為0~5V。因此，總增益為60倍滿足量程要求。首先確定R6，通常在1KΩ~10KΩ內(nèi)，這里取R6＝1KΩ，則可由上式求得R5=59/2=29.5KΩ，取標(biāo)稱值30KΩ。取R8=R9=R10=R11=10KΩ，要求匹配性好，一般用金屬膜精密電阻，阻值可在10KΩ~幾百KΩ間選擇。通常RS1和RS2不要超過R6/2，這里選RS1＝RS2＝510Ω，用于保護(hù)運(yùn)放輸入級(jí)。3.7濾波放大電路從壓力傳感器出來的信號(hào)是靜壓信號(hào)和脈搏信號(hào)的混合，同時(shí)夾雜著來自外界的高頻干擾和直流或低頻分量。前置放大電路對(duì)脈搏震蕩信號(hào)的放大有限，主要是靜壓信號(hào)的放大。因次，在濾掉直流成分和高頻噪音時(shí)，還應(yīng)對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行放大。濾波放大電路仍然由LM324構(gòu)成，其電路圖如圖3.13所示。圖3.13濾波放大電路如圖2.14所示，濾波放大電路由兩個(gè)決定截止頻率的RC網(wǎng)絡(luò)組成。這兩個(gè)截止頻率的計(jì)算公式如下：，考慮低血壓患者的血壓和心率比正常人都要低，又要保證濾除干擾分量，在這里設(shè)定脈搏波頻率為0.5~5Hz，則取R1=1MΩ，C1=0.33，R2=1KΩ，C2=33。所以，此電路不僅可以提取出所需的脈搏信號(hào)，還對(duì)微弱的脈搏信號(hào)進(jìn)行放大。脈搏信號(hào)的強(qiáng)度雖然因人而異，但是一般都在1~3mmHg，根據(jù)壓力傳感器BP01的傳遞函數(shù)，這個(gè)壓力了轉(zhuǎn)換的電信號(hào)為0.25~0.75mV，在前置放大電路中，其電信號(hào)放大了60倍，為15~45mV，將濾波放大電路的放大倍數(shù)設(shè)定為100，使得信號(hào)的變化范圍為1.5~4.5V，為A/D轉(zhuǎn)換靈敏度較高的區(qū)域，可以提高數(shù)據(jù)的采集精度。3.8充放氣電路3.8.1PUMPcontrol訊號(hào)控制PUMP動(dòng)作，R7為限流電阻。充氣控制電路具體工作方式：首先由單片機(jī)28腳輸出一個(gè)低電平約（0.6V）信號(hào)給R7，經(jīng)Q1導(dǎo)通，同時(shí)為Q1提供5V的電壓，Q1導(dǎo)通輸出一個(gè)約為5.2V的電壓經(jīng)PUMP，使PUMP導(dǎo)通。D1為穩(wěn)壓二極管，起保護(hù)作用，使PUMP能穩(wěn)定工作[21]。其電路圖如圖3.14所示。圖3.14充氣控制電路3.8.2以PWM（PulseWidthModulation脈寬調(diào)變）方式來控制泄氣速率，MCU將依據(jù)壓力值之泄氣變化調(diào)整泄氣速率在規(guī)格范圍內(nèi)。C6與C7做為穩(wěn)定電源與濾波作用，減少PWM控制時(shí)，出現(xiàn)電源變動(dòng)造成的電壓不穩(wěn)。具體工作方式：當(dāng)充氣到200mmHg時(shí)，開始漏氣，由單片機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)給第27腳，經(jīng)R8限流電阻后，流過到Q2，使Q2導(dǎo)通，輸出一個(gè)大約2.7V的電壓給V1，使V1開始工作，D2穩(wěn)壓二極管的作用是保護(hù)Q2和V1的正常工作，放氣電路圖如圖3.14所示。[21]圖3.14放氣電路圖4軟件設(shè)計(jì)軟件部分是整個(gè)系統(tǒng)有效工作的核心，系統(tǒng)只有軟件和硬件有效配合，才能正常工作。本儀器控制軟件使用C語(yǔ)言編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)。主要包括：處理模塊、測(cè)量模塊、信號(hào)處理模塊、顯示模塊。主程序流程圖如圖4.1所示。NNNYY開始系統(tǒng)初始化是否按下血壓測(cè)量啟動(dòng)鍵記錄血壓數(shù)據(jù)充氣是否到定值計(jì)算出收縮壓和舒張壓顯示結(jié)束圖4.1主程序流程圖4.1初始化對(duì)AT89C51單片機(jī)中的寄存器、中斷、變量進(jìn)行初始化，輸入輸出端口的初始化；LCD的初始化。4.2按鍵輸入未按鍵時(shí)，鍵盤輸入端口為大電阻上拉狀態(tài)；有按鍵時(shí)，低電平脈沖通過此端口輸入，開始血壓測(cè)量。判斷端口狀態(tài)，連續(xù)讀到2次低電平，說明按鍵有效，這能有效的消除按鍵抖動(dòng)。4.3氣泵充氣判斷按鍵是否有效后，氣泵開始對(duì)臂帶充氣。停止充氣必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：一是ADC通道0測(cè)出的血壓直流分量大于4V；二是ADC通道1測(cè)出的血壓交流分量為1.5~4.5V之間。如果滿足，則表示氣壓已足夠，開始放氣。此時(shí)氣壓大于200mmHg。4.4測(cè)量血壓脈沖的峰峰值，通過ADC信道1采樣血壓交流分量測(cè)出，在這個(gè)脈沖時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算出ADC信道0測(cè)到的血壓直流分量的平均值。把峰峰值和直流平均值作為一對(duì)數(shù)據(jù)記錄起來，每個(gè)心跳脈沖都會(huì)對(duì)應(yīng)一對(duì)數(shù)據(jù)。4.5計(jì)算收縮壓和舒張壓?jiǎn)未螠y(cè)量結(jié)束的標(biāo)志是當(dāng)ADC信道0測(cè)到的血壓直流分量小于0.5V，此時(shí)氣壓小于50mmHg。通過記錄下來的若干峰峰值，找出峰峰值最大的值A(chǔ)max，其中與0.5Amax對(duì)應(yīng)的血壓直流分量即為收縮壓，與0.8Amax對(duì)應(yīng)的血壓直流分量即為舒張壓。最后將計(jì)算出的收縮壓與舒張壓輸出至LCD。血壓計(jì)算流程圖如圖4.2所示。YYY計(jì)算血壓峰值序列的最大值計(jì)算收縮壓計(jì)算舒張壓記錄收縮壓舒張壓是否找到？收縮壓是否找到？結(jié)束開始記錄舒張壓NN圖4.2血壓計(jì)算流程圖5結(jié)論隨著生活水平和城市老齡化比例的不斷上升，家庭化、智能化的醫(yī)療電子設(shè)備逐漸成為趨勢(shì)。本文給出便攜式家用醫(yī)療血壓計(jì)具有三大有點(diǎn)：（1）體積小，便于攜帶；點(diǎn)陣顯示，可方便顯示文字；（2）采用Flash存儲(chǔ)血壓數(shù)據(jù)，可以長(zhǎng)期記錄用戶血壓變化情況，有利于掌握病人的病情，進(jìn)而作出更加合理的治療方案。（3）成本低，使用壽命長(zhǎng)，非常適合家庭使用，具有比較廣泛的市場(chǎng)。通過一系列的分析、研究和改進(jìn)，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)較好的達(dá)到我們測(cè)試的要求，測(cè)量快速、便捷、結(jié)果誤差小。在血壓測(cè)量的過程中，被測(cè)者應(yīng)該做到保持身體不動(dòng)，否則，可能由于被測(cè)者的動(dòng)作形成一個(gè)假脈沖信號(hào)，同時(shí)可能改變CP信號(hào)，影響測(cè)量結(jié)果。但仍存在一些問題，袖套內(nèi)空氣體積與所測(cè)血管體積之比，對(duì)平均壓測(cè)量精度有較大影響，另外，脈搏波的波形及幅度受到動(dòng)脈彈性、心率、袖套順應(yīng)性、壓力與組織的拐合情況等因素影響，這樣，根據(jù)單一固定的經(jīng)驗(yàn)判據(jù)來確診多人的血壓，產(chǎn)生誤差會(huì)較大。因此如何綜合考慮各個(gè)影響因素，更好地判斷出血壓值，仍是一個(gè)有待解決的重要問題。由于本人能力有限，在設(shè)計(jì)方面存在不少的缺陷，有待提高和改進(jìn)。同時(shí)，由于成本的限制，采用的芯片并不是最新版本，系統(tǒng)計(jì)算速度上不如同類產(chǎn)品，精度也比上最新的同類產(chǎn)品；能源消耗量還沒有完全優(yōu)化。如果采用成本較高的芯片，如凌陽(yáng)單片機(jī)，不僅使得系統(tǒng)的電路簡(jiǎn)單，而卻有效地提高系統(tǒng)的測(cè)量的精度。望老師給予建議或意見。參考文獻(xiàn)[1]戚仕濤,朱興喜,吳敏,沈蘇靜.手指動(dòng)脈數(shù)字血壓計(jì)原理與設(shè)計(jì)[J].南京軍區(qū)南京總醫(yī)醫(yī)學(xué)工程器材科.[2]張玉明,方勝昔.一種高精度數(shù)字血壓計(jì)的設(shè)計(jì)[J].南京軍區(qū)醫(yī)學(xué)計(jì)量測(cè)試研究站.[3]劉堅(jiān)強(qiáng),王永才.基于示波法的電子血壓計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].1.東北大學(xué),信息科學(xué)與工程學(xué)院,2.青島理工大學(xué)琴島學(xué)院.[4]鄔東升.數(shù)字式血壓計(jì)的工作原理與維護(hù)[J].醫(yī)療裝備,1999年11期.[5]包旭鶴.便攜式電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007年第8期總第247期.[6]馬勝玉.基于單片機(jī)的數(shù)字血壓計(jì)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用.[7]艾信友,彭登峰.無線傳輸數(shù)字血壓計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].南昌航空大學(xué).[8]成語(yǔ).電子血壓計(jì)電路結(jié)構(gòu)和工作原理[J].無線電,2008(9):70-71.[9]許衛(wèi)春.遠(yuǎn)程血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電子測(cè)量技術(shù),2005(3):29-33.[10]溫瑞,蔣奮翹.數(shù)字化血壓測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)第6卷第2期,20076月.[11]汪吉鵬.微機(jī)接口原理與技術(shù)[M].高等教育出版社.1997.[12]江玉柱,謝學(xué)謀,朱北域.血壓計(jì)自動(dòng)檢定儀的研制[J].濟(jì)南軍區(qū)醫(yī)學(xué)計(jì)量測(cè)試研究站.[13]李立禮.一種高性能便攜型電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)[J].賀州學(xué)院學(xué)報(bào),第23卷第1期.[14]來清民.傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2005[15]黃繼昌,徐巧魚,張海貴,等.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京:北京人民郵電出版社.[16]鄒理和.數(shù)字信號(hào)處理[M].西安:西安交通大學(xué)出版社.[17]郭躍,熊和金.基于AVR單片機(jī)的數(shù)字血壓計(jì)的設(shè)計(jì)[J].武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院.[18]韓佩富,周昆鵬.基于SOPC的智能電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)[J].燕山大學(xué).[19]崔海鵬.基于MSP430F449的電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)石油大學(xué).[20]張曉芳,王劍鋼.基于示波法的數(shù)字血壓計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn)[J].吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院.[21]王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[M].第2版.北京航空航天大學(xué)出版社.2001.[22]徐淑華.電工電子技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.[23]張寶龍.基于PIC單片機(jī)的血壓測(cè)量計(jì)的設(shè)計(jì)[D].西南石油大學(xué).[24]錢峰,劉晰.基于示波法的電子血壓計(jì)的實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2006,27(6):1534-1535.[25]彭國(guó)意,張鄭波.基于示波法和柯式音法的雙蹤電子血壓測(cè)量系統(tǒng)[J].醫(yī)療裝備,2008(11):1-4.[26]Won-KiKim1,Ki-YoungShin,andJoung-HwanMun.TheDevelopmentofaCufffortheAccuracyEnhancementoftheSphygmomanometer[D/OL].Internationaljournalofprecisionengineeringandmanufacturing,30/April2006,Vol.7,No.2.ht[27]PoonCCY,WongYM,ZhangYT.TheDevelopmentofCuff2lessandWearableBloodPressureMetersforUseinBodySensorNetworks[J/OL].2006IEEE/NLMLifeScienceSystemsandApplicationsWorkshop.[28]G.Drezwiecki,R.Hood,H.Apple.Theoryoftheoscillometricmaximumandthesysolicanddiatolicdetectionratios[J].Ann,Biomed,Eng,1994,(22).基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)\t