毕业设计_便携式电子血压计设计(编辑修改稿)

毕业设计_便携式电子血压计设计(编辑修改稿)内容摘要：

动脉位置高于心脏水平，测得血压值偏低。 低于心脏水平，测得血压值偏高。 （ 7） 袖带过松，橡胶带呈气球状，有效测量面积变窄，使血压测量值偏高。 袖带过紧，使血管在未注气时已受压，使血压测量值偏低。 （ 8） 发现血压听不清或异常，应重复测量。 应将袖带内气体驱尽，稍等片刻再复测，一般连续测 2~3 次，取其最低值。 （ 9） 当舒张压的变音和消失音之间有差异时。 应记录两个读数，即变音 ~消失音数值 如 180/90~70mmHg。 （ 10） 不要在浴后、吸烟、饮酒、喝咖啡后测血压 [4]。 血压计发展概况 人们想要测量血压就离不开血压计，从人们发现血压开始，人们就制造了测量血压的工具，从此血压成为衡量一个人是否健康的重要标准。 起初人们普遍使用的是由柯氏湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 5 听诊法为原理制造出来的水银血压计，可是水银血压计它顾名思义是根据水银汞柱的高度配合数值表来判断人体血压，而且需要专业的测量人员来完成测量过程。 从电子血压计的诞生以来，人们逐渐将目光转向了电子血压计，电子血压计是由示波法为原理制造出来，从测量精度上来说，两者不相上下，可是电子血压计的方便，便 于携带确实是电子血压计的最大亮点。 最初传统的水银血压计一直受到医院，诊所，药店等医疗机构的青睐，随着科技的发展也由于水银血压计自身的一些原理上的缺点，电子血压计开始走进时常，并走进千家万户，人们正在告别传统的水银血压计，而迎来电子血压计的时代。 电子血压计又分两大类：医用电子血压计和家用电子血压计。 医用电子 的 血压计，主要是用于医院、门诊、血站、采血车、体检车、健康管理体检中心、康复中心、疗养院、社区、学校、银行、工厂、运动场等公共卫生 ，价格昂贵但是精确度高。 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。 现在电子血压计从设计之初到现在的技术日趋成熟，功能日渐人性化已经经历了三代的改革与进步。 每一代都有其独特的优点，只是随着技术的发展，电子血压计一些技术上的不成熟逐渐被完善。 第一代电子血压计出现时，确实改善了人们需要到医院等专业医疗机构去测量血压的状况，可是其缺点测量不稳定也很明显；第二代电子血压计的出产就很好的客 服了第一代电子血压计的缺点；第三代也就是现在电子血压计的高端技术，将电子血压计的精度更一步的提升。 第一代电子血压计（ G1NIBPM） ， 使用的技术 为 MWD 技术（减压时测量） ， 使用的主要元器件 有： 快速加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀、气压压力传感器。 主要的测量特点是 快速 （一般在 10秒以内） 加压到某一压力值 （ 大多设定在 200mmHg左右 ） ，通过一个机械式定速排气阀按 2~7mmHg/s 的速度放气，并在此放气的过程中进行血压测量。 由于是初代产品，其缺陷也很明显：（ 1） 使用者手臂（或手腕）有明显的压迫感， 同时由于机械式定速排气阀的不稳定性，测量结果有时也会不稳定。 （ 2） 其排气速度通常按照中等粗细的胳膊来设定，而实际的使用者的胳膊或粗或细，从而影响测量精度。 （ 3） 其中的橡胶大致在半年到一年开始老化，制造商设定的排气速度受到影响，最终也会影响测量精度。 机械式定速排气阀的缺点之四是，即便是对同一个被测者的同一次测量，压力高的时候排气速度快，压力低的时候排气速度慢。 这将会直接影响到血压测量的精度。 这一代血压计技术，日本的制造商，大都于十几年前停止使用。 但国内一些购入电子血压计方案的制造商，其技术水平大都处于第一 代。 而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案。 第二代电子血压计（ G2NIBPM） ， 使用的技术 是 MWD 技术（减压时测量） ， 使用湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 6 的主要元器件 有： 加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器。 测量特点：由于采用了电子控制排气阀的伺服技术（ ECV SERVO TECHNOLOGY），定速排气的速度真正做到了定速，并能根据测量者的血压进行智能加压，测量结果更加稳定（其他影响因素除外）。 第二代产品较之初代产品便有了明显的改观：（ 1） 只使用一个排气阀 电子控制排 气阀，同时用于定速排气及测量结束时的快速排 气。 （ 2） 智能加压。 即血压计会在加压过程中预先对测量者血压进行一次粗略的判断，从而决定最终需要加至的压力值，通常压力值加至测量者收缩压 +30mmHg 左右。 （ 3） 放气速度一开始就能稳定在3~4mmHg/s 上。 这一代电子血压计的技术难度是电子控制排气阀的伺服技术，第一代与第二代的测量技术又统称为 MWD 技术（减压时测量）， 而 第三代 MWI 技术（加压时测量） 又是一次新的升级。 第三代电子血压计（ G3NIBPM） ， 使用的技术 是 MWI 技术（加压时测量） ， 使用的主要元器件 有 ：伺服加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感 器。 主要的测量特点有： 匀速加压，并在加压的过程中进行血压测量。 较之前两代的血压计，第三代血压计有更加显著的优点：（ 1） 使用伺服加压气泵 ： 控制加压速度，并在加压过程中测量血压；(2)只使用一个排气阀 ： 电子快速排气阀，用于测量结束时的快速排气。 这一代电子血压计的技术难度是 MWI 技术（加压同步测量）， 此项技术也是电子血压计更加的精确、快捷。 鉴于如今电子血压计技术已日趋成熟， 而且从传感器到处理器各方面的资料都很丰富，将便携式电子血压计作为毕业设计的题目，不仅是很好的对大学四年的学习总结而且能学到新的知识， 比如 现在最新的电子血压计测量技术：加压时测量，它的技术难点就在于只使用一个气泵以及一个排气阀，这样它必须使放气速度和充气速度达到一个协调才能实现在加压时测量出人体的准确血压，不仅如此该项技术对传感器，电路设计也需要极高的要求，否则精度必将会受到一定影响，这也是科学技术发展的成果，人们可以用越来越先进的元器件，通过人们的智慧制造出更加安全、便捷、实用的心产品。 虽然本人作出来的设计只是能简单的实现功能，准确度，原理方面并不能达到商业用途水平，可是对本人来说是个很好的锻炼过程。 本文 设计的电子血压计，是嵌入式智能数字 血压计，它的设计包括了血压测量原理及其实现方案设计、系统结构及其电路的设计、单片机及其接口电路的设计和系统灵敏度的设计，这些设计很好的融合了我大学四年的学习，从数字电路、模拟电路到单片机以及误差分析等都在本次设计中得到了很好的应用。 该设计以常用的电子器械为题目，将电路、单片机、传感器 等元器件合并在一起，让四年来的知识融会贯通。 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 7 第二章 总体设计方案 设计总体要求 该 便携式 电子血压计是传感 器技术和单片机技术 的结合体，它的 实物 应该能保证完成 以下几项 任务： （ 1） 感应血流压力； （ 2） 判别高压和低压； （ 3） 在屏幕上显示测量结果 ；（ 4）记录测量结果便于用户做数据对比。 血流压力 的测量 离不了传感器， 电子血压计的设计要遵循：（ 1）成本低廉；（ 2）制造简单； (3)体积小，便于携带；（ 4）灵敏度高等准则。 成本低廉，制造简单就意味着尽量使用通用型的元器件，而为了制造简单有时也要选择较为精确的元器件。 灵敏度高就要使用较为灵敏的传感器，因为测量范围不用很大，所以也不难选择。 判别高压低压则需要单片机处理好测量出来的信号，最后将处理出来的信号用液晶显示屏来显示。 所以完成该设计至少需要以下的元器件： （ 1） 传感器： 用于对血压的感 应； （ 2）单片机： 处理传感器收集的信号； （ 3）液晶显示屏： 用于显示收缩压与舒张压的数值； 设计方案提出 目前 人们最常用的 电子血压计主要有手动式数字电子血压计和全自动电子数学血压计。 所谓手动式数字电子血压计是指要自己往气袋中打气，测量过程则是自动的，因此这种血压计也称半自动电子血压计。 另一类是全自动电子数字血压计，它无需捏橡胶球充气加压，只需要按动开关键，一切就都可以自动完成。 它又分为臂式、腕式和指式三种。 腕式电子血压计，不适合老年人使用，因为他们的血压本身已经较高，且血液粘稠度高，用此类血压计 测量的结果与心脏本身泵出的血压相比已经降低了很多，这个测量结果已经没有参考价值了。 指套式血压计， 与腕式血压计比较受到血液粘稠度等因素更甚，而且指尖的血压信号更是薄弱，更不容易采集，并且 指套式血压计 也被指出 不适用于 大部分人群，所以推出不久就遭到淘汰。 臂式血压计因为采取了手臂测量，手臂处血压信号强度相对较强，易采集。 若采用传感器即可对灵敏度要求不高，可以采用精度低一些的传感器，控制成本。 血压信号强度高，便于以后的硬件设计，与血压值得计算。 所以本设计采取臂式血压计的样式，处理器选择为通用的单品机，较之专用的单片机来说成本高，资料有限不利于设计，而且对于通用型号的单片机 AT89C51 来说，我们已经有初步的了解，更加适合来完成本次的设计。 根据方案的总体要求 ， 本人 提出 了两套方案，主要根据传感器的选择不同而使电路整体的设计有很大的改动。 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 8 方案一 在 该 套设计方案中主要以 以数字传感器作为测量器件，实现血压测量。 智能血压测量系统以数字压力传感器为测量器件、以 DM162 液晶显示模块为显示器件，以通用单片机 AT89C51 微处理器为控制核心，构成了血压测量装置，系统框图如图 所示。 该系统主要是充气给袖带，通过数字 传感器的测量， 可以直接采集到袖带压力信和脉搏波信号，并且由传感器自带的 A/D 转化将数据数字化然后直接 将测量量传送到单片机处理，并显示于液晶显示器上。 袖 带 压 力 传 感 器袖 带 压 力 信 号 脉 搏 波 信 号单 片 机键 盘显 示 器充 气 泵放 气 阀 图 基于数字传感器的电子血压计系统框图 方案二 在本套设计方案中，主要以 以模拟传感器作为测量器件，实现血压测量。 该智能血压测量系统以 模拟 压力传感器为测量器件、以 DM162 液晶显示模块为显示器件，以通用单片机 AT89C51 微处理器为控制核心，构成了血压测量装置，系统框图如图 所示。 该系统主要是充气给袖带，通过模拟传感器的测量，将测量到的模拟信号经过滤波电路的处理分理处袖带压力信号与脉搏信号，在经过 A/D 转换成数字量通过单片机处理，并显示于液晶显示器上。 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 9 在这个方案中， 数据上的收集比较繁杂一些，压力传感器收集到的信号，首先要通过差分放大电路将波形数据放大，再经过二阶的高通滤波以去除直流分量带来的影响，还要经过二阶低通滤波以去除电源等带来的噪声影响。 最后经过 A/D 处理送入单片机，计算并得出舒张压与收缩压。 袖 带 压 力 传 感 器 滤 波 电 路袖 带 压 力 信 号 脉 搏 波 信 号单 片 机键 盘显 示 器A / D 转 换 电 路充 气 泵放 气 阀 图 基于 模拟 传 感器的电子血压计系统框图 设计方案论证 可行性分析 总体来说两种方案都是可行的，都可进行血压的测量并显示。 方案一中，通过充气的气囊 ， 压力传感器可以准确的感应到压力值，然后将这个物理量转换成电压的讯号，将这个电压讯号传入控制核心单片机，最后，在单片机的控制下，系统将血压值准确的显示在液晶显示模块上。 方案二中， 在 充气的 气囊的帮助下，我们的压力传感器可以准确的感应到压力值，然后将这个物理量转换成 模拟电压 讯号，将这个 模拟 电压讯号 经过滤波放大电路，分离出袖带压力信号与脉搏波信号 传入控制核心单片机， 在 单片机的控制下，系统将血压值 和脉搏数 准确的显示在液晶显示模块上。 这两个过程 ，从理论上来湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 10 讲，是完全正确的；从现有条件上来讲，也是完全可以做到的。 因此两种方案都是可行的，可是鉴于设计的简单、低成本、等原则将两套方案进行比较从而选择出最佳的方案。 方案利弊分析 两方案的原理基本一致，只是在具体装置上面，一个采用的是 数字传感器 ，一个采用的是 模拟传感器。 两者差别不大，但是 系统电路 却有显著的不同。 对此， 我对这两个方案进行了 如下的比较。 从价格上 方案一中，本人选择的传感器 ASDX001 售价一般在 275RMB 左右， 而方案二中，一般较常用与血压测量的模拟传感器 BP300 系列一般售价在 30RMB 左右，较常用的滤波放大器 MAXIM 公司的 MAX 系列一般售价在 15RMB 左右， A/D 转换最常用的 ADC0809 一般售价在 10RMB 左右，总共 55RMB 左右。 从 性能上 方案一中，数字传感器 ASDX 系列是 Sensym 公司检定合格的 ICT 代表产品的一种增强型品种。 也是工业水平领先的一种 SDX 系列传感器增强型。 ASDX 001压力传感器采用标准 DIP 封装，可对传感器偏置、灵敏度、温度系数和非线性度进行数字校正。 ASDX 001 采用 了 IC 兼容性协议，无需额外的元件或电子电路，就可容易地连接最常用的微控制器和微处理器。 数字传感器 ASDX 系列 压。