家用智能血壓測量儀的設計

貴州省經濟學校 唐曉艷

家用智能血壓測量儀的設計

貴州省經濟學校 唐曉艷

隨著國內醫學水平的提高，醫學知識的普及和民眾對自身保健意識的增強，便越來越看重自己的身體健康，血壓是身體健康的一項重要指標，所以，血壓測量儀走進千家萬戶，成為普通家庭的保健器材。本文設計的智能血壓測量儀屬于民用類型的血壓計，體積小、結構簡單、數據精確，適合家庭使用。

壓力傳感器；液晶顯示器；單片機

引言

隨著電子技術、傳感器技術的發展，使醫療產品實現智能化、簡單方便化，受益頗多，本設計的測量值以數字形式呈現在液晶屏幕上，操作簡單、數據直觀，作為一個常用的家庭醫療設備，必定有廣闊的市場前景。智能血壓測量儀利用壓力傳感器測量人體血壓值，并將感應到的人體血壓的壓力信息傳輸到單片機控制系統，通過單片機控制系統將壓力傳感器的電信號轉換成數字信號顯示在液晶顯示器上，完成測量任務。

1 系統的結構與原理

系統由主控電路、顯示電路、按鍵電路、電源及開關電路、壓力傳感器電路組成，具體方案如圖1所示，設計能實現測量和顯示血壓值、自動完成信號轉換等功能。

工作原理：血管里活動的血液產生的壓力作用到血管壁上稱為血壓，通常分為收縮壓和舒張壓，電路連接電源后，根據氣袖中的壓力判定血壓值，當袖帶的壓力足夠強時傳感器便能夠快速感應產生電信號，處理后的電信號送入單片機1引腳，并進行A/D轉換，單片機在程序的控制下將測量的血壓值送給0.96Oled顯示電路進行顯示。

圖1 數字式血壓計方案圖

2 系統硬件的設計

智能血壓測量儀的主控電路、按鍵電路、顯示電路、壓力傳感器電路是本設計的核心部分，電路的硬件工作過程圖如圖2所示。

若設計中有需要修改的參數，輸入數據后，主控電路自動進行初始化相關工作，開啟A/D轉換，并將轉換值送到主控電路進行數據分析，最終可讀出最大值（收縮壓）和最小值（舒張壓）兩個血壓值。

2.1 主控電路

主控電路采用的STC12C5A60S2單片機，是宏晶公司研發的小型計算機，擁有高速、低功耗、抗干擾強等特點，它的這些特點是傳統8051不具有的，還能夠很好的兼容傳統單片機的指令代碼，在處理速度上也快了8-12倍。

圖2 硬件流程圖

圖3 主程序流程圖

圖4 子程序流程圖

2.2 按鍵電路

按鍵電路主要由K1、K2兩個按鍵組成，K1的作用是啟動和暫停按鈕，K2的作用是設置顯示屏上的顯示時間。

2.3 顯示電路

0.96 寸的oled顯示器是利用有機電致發光二極管制成的顯示屏，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優異之特性。供電方式有3.3V和5V兩種電壓，兩種電源可以很好兼容，擁有兩種兼容的通信方式分別為四線SPL和IIC，兩種通信模塊之間的切換可以通過零歐電阻來實現。

2.4 壓力傳感器電路

壓力傳感器電路的主要作用是將采集到的信號傳輸到單片機上，然后由單片機經過計算，以數字的形式顯示在顯示器上。設計主要應用于家庭，壓力傳感器必須滿足高性能、低成本、高靈敏度等要求，采用XGZP6847 型傳感器，尺寸小、易安裝，作為敏感元件并集成了數字調理芯片，PCB 板的 2 面分別安裝有 SOP 封裝的壓力傳感器與信號處理電路芯片，對傳感器的偏移、靈敏度、溫漂和非線性進行數字補償，以供電電壓為參考，產生一個經過校準、溫度補償后的標準電壓信號。

3 系統軟件的設計

3.1 軟件設計思路

軟件設計和硬件電路相輔相成，整個設計軟件部分和硬件部分缺一不可，軟件設計驅動硬件電路完成整個工作過程。軟件設計分為主程序的設計和子程序的設計。

3.2 主程序設計思路

第一步：硬件接通電源后初始化。第二步：短時間內判斷設置時間按鍵是否被按下，如果有則調用設置時間子程序，如果沒有則執行第三步。第三步：啟動設備，并判斷開始測試按鍵是否按下，若按下則進行測試，否則執行結束命令。第四步：判斷是否在進行測試，若在測試則等待測試完成并顯示結果，若沒有執行結束命令。其流程圖如圖3所示。

3.3 子程序設計思路

子程序的設計主要作用是判斷設置按鈕和開始按鈕是否有按下，若有則執行電路顯示和設計時間等命令。流程圖如圖4所示。

4 系統調試

本設計采用C語言編寫程序，開發工具選擇Keil軟件，該軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Win-Windows界面，通過Proteus軟件畫出硬件電路原理圖進行仿真，最后調試作品顯示數據完成設計。

4.1 keil軟件調試

Keil軟件是基于c語言和匯編的編程軟件，其主要用于程序編寫和程序調試，在軟件調試階段其主要用于檢測編寫好的程序是否還有錯誤或不足之處，以便做出修改和彌補設計的不足，讓程序的準確性更高。

4.2 STC-ISP

ISP程序下載軟件，用于將keil編寫好的程序，下載到單片機上，從而達到硬件功能的實現。該軟件的出現省去了串口下載的繁瑣步驟，操作方面也比較簡單。以前的串口連接方式是每一個獨立連接。出錯的可能性較大，而這個直接就連接一個USB接口。

4.3 Proteus仿真電路調試

Proteus軟件是基于硬件電路的仿真軟件，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，真正實現了從概念到產品的完整設計。

5 結束語

文章給出了詳細的功能特點、設計原理、仿真調試。測試結果表明系統各模塊運行正常，達到了預期目標，本系統具有體積小、功耗低、性價比高、穩定性強等特點，有一定的實用價值和良好的市場前景。

[1]胡漢才．單片機原理及接口技術[M]．北京:清華大學出版社．1996:11-26．

[2]李增國．傳感器與檢測技術[M]．北京:北京航空航天大學出版社．2009:65-67．

[3]秦龍．MSP430單片機常用模塊與綜合系統實例精講[M]．北京:電子工業出版社．2007:101-109．

唐曉艷（1985－），女，貴州貴陽人，大學本科，講師，貴州省經濟學校教師，主要研究方向：電子技術應用教學與研究工作。