智能仪表血压计设计论.docx

便携式血压计的设计学生姓名： 学 号：班 级所在学院：专 业：中国大庆2015年3月便携式血压计装置设计一.功能说明该血压计以压力传感器测得血压值，再将血压数据通过A/D转换器转换成数字信号，传入单片机，然后由控制核心单片机控制，经主程序处理数据之后，在液晶显示器上把数据显示出来。二.系统整体设计2.1硬件组成按两轮自平衡电动代步车控制系统的技术要求，控制系统的硬件应包括以下几部分：（1）多路分配器。（2）模/数转换器。（3）微控控制。（4）模/数转换器。2.2整体电路框图2.3血压计装置设计方案电源开启过后，若有必要修改系统的默认参数，将由键盘输入或PC机对其进行设置。经过了这个阶段以后，系统将对某些参数和硬件内部的一些寄存器进行初始化工作。初始化完成之后，将启动A/D转换，等待直至A/D转换结束。然后将A/D转换结果送入上位机。待采样的时间达1秒钟后将分析数据结果，求出最大值和最小值，将这些数据处理后即为收缩压和舒张压。将它们送往LED数码管进行显示。2.4便携式血压计使用注意事项1.袖带位置须与心脏高度保持一致，上臂自然下垂，肘和前臂自然地搭在桌子上，手心向上，不要把整个胳膊平伸在高于心脏位置的桌子上，或用垫子将胳膊垫得过高；2. 每天要在固定时间和同样状态下，以相同的姿势测量血压；3. 应该在安静的状态下进行测量，测量前安静休息1020分钟，深呼吸23次；4. 饭后或运动后至少休息一小时再进行测量；5. 不要在浴后、吸烟、饮酒、喝咖啡后测血压；6. 要在没有尿意时测血压。7. 测量时应保持心情舒畅，没有疲劳感，不紧张。2.5血压测量的工作原理血压有两种,一是收缩压:是当心脏收缩把血液打到血管所测得的血压,二是舒张压:是心脏在不收缩所得的压力。当袖带的压力等于血压时,血液开始可以流通而产生所谓的袖带声,这时候也就是收缩压,必须开始从这里做记录,直到最后当袖带声没有的时候,此点即为舒张压。根据气袖在减压过程中，其压力振荡波的振幅变化包络线来判定血压的。目前比较一致的看法是当气袖压力振荡波的振幅最大的时候，气袖的压力是动脉的平均压。动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点。收缩压判断的确定：通常采用最大的振幅法，即在放气过程中脉搏波振幅度包络线的上升段，当某一个脉搏波的幅度与Um之比时，就认为此时对应的气袖压力为收缩压。 （1-1）舒张压判断的确定：也是用最大的振幅法来判定，不过是在脉搏波振幅包络线的下降段，当某一个脉搏波的幅度与之比时，就认为此时对应的气袖压力为舒张压。 （1-2）血压信号以及收缩舒张压的位置如图1-3所示图1-3 血压交直流信号及收缩压和舒张压位置先找出最大振幅值 Amax ,在往前找幅值为0. 5Amax的瞬态位置对应血压直流分量即为收缩压,往后找幅值为0. 8Amax的瞬态位置对应血压直流分量即为舒张压,将计算出的收缩压和舒张压结果输出至液晶驱动器显示2.6便携式血压计的工作原理马达在充气时，袖带内部产生压力，数字压力传感器ASDX 001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 001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-162液晶显示模块进行显示。三硬件电路设计3.1传感器简介ASDX 001属于微型结构压力传感器ASDX DO系列。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 传感器的外形尺寸要比SDX稍大，能提供高电平(4.0 V测量范围)的输出电压，价格便宜。ASDX 001压力传感器内置专用集成电路（ASIC)经全面CI校准并有温度补偿。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。所有ASDX DO压力传感器的精度在满量程范围内具有可用单一5 供电电压土作的特性。传感器的设计和制造均遵循ISO 9001标准。此系列传感器可用于非腐蚀性、非电离的工作流体，如空气和干燥气体。传感器的输出是一个16进制格式的己校正的压力值，其分辨率为12位。该压力传感器可用于测量绝对压、差力压和表力压。范围从1PSI到100PSI，绝压型传感器有一个内部真空参比值(基准值)，因此可直接输出一个与绝对压成比例的信号。差压型装置允许在传感膜片的任一侧施加压力，可用于压力差的测量。数字压力传感器ASDX 001的结构（1）外部结构：图2-1 ASDX 001外部结构图（2）内部结构ASDX 001的内部结构主要包括4部分： 多路分配器；模/数转换器；微控控制；模/数转换器。如图2-2所示：图2-2 ASDX 00内部结构图3.2传感器电路设计： ASDX 001的外围引脚共有8个，其中5个为空脚。工作电压为正5负。由脚引入正5负电压，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 001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2-3所示：图2-3 ASDX 001与单片机的连接电路原理图四软件设计4.1系统总体流程图主程序流程流程图说明主程序依此调用5个模块：处理模块、测量模块、信号处理模块显示模块、显示模块、电源处理模块4.2处理模块判断键盘的当前状态（是否开/关电源），执行相应的操作。图3-2 处理模块流程图附件：部分程序清单部分参考程序DAT EQU P1.0ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART: LCALL ASDX 001 ；调用读数据子程序ASDX001 LCALL LCD1602 ；调用LCD显示子程序LCD1602 SJMP STARTRD18B20:LCALL INITLCALL GETWD REETINIT: CLR EA ；关闭总中断INI10: SETB DAT ；主机释放总线，P1.0改为输入MOV R2,200INI11: CLR DATDJNZ R2,INI11 ；主机发复位脉冲持续3s200=600sSETB DAT ；主机释放总线，口线P1.0改为输入MOV R2,30IN12: DJNZ R2,INI12 ；ASDX 001等待2s30=60sCLR CORL C,DAT ；ASDX 001数据线变低（存在脉冲）吗？JC INI10 ；ASDX 001未准备好，重新初始化MOV R6,80INI13: ORL C,DATJC INI14 ；ASDX 001数据线变高，初始化成功DJNZ R6,INI13 ；数据线低电平可持续3s80=240sSJMP INI10 ；初始化失败，重来INI14: MOV R2,240IN15: DJNZ R2,INI15 ；ASDX 001应答最少2s240=480sRET WRITE: CLR EAMOV R3,8 ；循环8次，写一个字节WR11: SETB DATMOV R4,8RRC A ；写入位从A中移到CYCLR DATWR12: DJNZ R4,WR12 ；等待16sMOV DAT, C ；命令字按位依次送给ASDX 001MOV R4,20WR13: DJNZ R4,WR13 ；保证写过程持续60sDJNZ R3,WR11 ；未送完一个字节继续SETB DATRET ； READ: CLR EAMOVR6,8 ；循环8次，读一个字节RD11: CLR DATMOV R4,4NOP ；低电平持