AT89C51单片机的便携式电子血压计的设计+流程图(3)
压力传感器输出的血压信号包括袖带压力信号和脉搏波信号，其实这两个信号就是我们所需要的血压直流和交流信号。直流分量用于确认收缩压和舒张压的具体数值，而交流分量用于确认收缩压和舒张压在直流曲线中的具体位置。找出脉搏波最大振幅值Amax，再往前找幅值为0.5Amax的瞬态位置，此位置对应的血压直流分量即为收缩压，往后找幅值为0.7Amax的瞬态位置，此位置对应的血压直流分量即为舒张压[4]。
图1 示波法检测原理图
2.2 系统组成部分及框图
本文所设计的电子血压计由压力传感器、前置放大电路、滤波电路、次级放大电路、数模转换电路、显示电路、按键、报警电路和单片机组成。压力传感器是用来采集血压信号的；运算放大电路及滤波电路用来对传感器输出的信号进行预处理并得到后面处理所需要的两路信号；A/D转换电路用来对这两路信号进行模数转换，即数字化处理；单片机作为电子血压计的控制核心，完成对信号的存储与计算，并通过控制外围电路来进行血压数据的显示。
（1） 信号采集模块
信号采集模块主要包括一个压力传感器、前置放大器、带通滤波器与低通滤波器，主要完成袖带压力及脉搏信号采集、检测和提取。滤波器将这两个信号分开并提取，最后分别送入A/D转换器的两个不同通道，供MCU分析处理。
（2） 模数转换模块
该部分由多路A/D转换器组成，转换内容为袖带压力信号和脉搏波信号。在本设计中A/D转换器是单片机的外设。
（3） 中央处理单元
中央处理单元的主要组成部分为单片机AT89C51,其主要完成的主要工作有:通过串口接收单片机给出的系统参数设置命令以及相关控制命令，并向单片机传输测量得到的数据，其中包括计算收缩压、舒张压、平均压等数据，以及对气泵和模数转换进行控制、处理测量过程中的各种算法。微控制器对气泵充气与排气进行控制，同时控制报警电路。
（4） 显示模块
用一片八位LED来显示人体的收缩压、舒张压。
图2 系统组成框图
系统的工作过程是：先由压力传感器采集信号，然后送入前置放大电路，由于本文采用示波法测量血压，因此需要分离出袖带压信号和脉搏波信号。根据袖带压信号和脉搏波信号的频率特征，压力传感器的输出信号一路由低通滤波器分离出袖带压信号，另一路由则由带通滤波器分离出脉搏波信号，然后将2路信号都送入A/D转换器。袖带气压和脉搏波信号经数字化处理后可得到收缩压、舒张压以及平均压的数字信号，最后将计算所得结果输出至LED显示。
2.3 电子血压计的技术指标
测量原理：示波法
测量范围：压力：40~280mmHg(5.4~34.6KPa)
测量精度：静态压力：±3mmHg(±0.4KPa)
充 气：智能自动充气
放 气：放气速率恒定控制
压力检测：MPX4115型压力传感器
使用环境：温度：5~40℃；湿度：<85%
显示方式：LED显示
功 耗：微小
提示方式：蜂鸣提示
3. 系统硬件设计
3.1 压力传感器及血压信号的采集
压力传感器是电子血压计的核心部件之一，在本设计中，我采用的是MPX4115型压力传感器，它具有体积小、重量轻、耗能低、响应时间、高线性、低噪声和外界应力小等优点。MPX4115压电电阻传感器是一个硅压力传感器，这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属，还能为高水准的模拟输出信号提供一个均衡的压力[5]。