毕业设计论文-无线电子血压计系统设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！编号：审定成绩：重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：无线电子血压系统设计学院名称：学生姓名：专班学业：级：号：指导教师：答辩组负责人：填表时间：2012年5月重庆邮电大学教务处制重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘要血压是新陈代谢的主要参数，它的高低反应了人体心血管功能的健康情况，测量血压的及时性和准确性也直接影响到相应疾病的诊断及治疗。传统的血压计存在操作不便、误差大等问题，因此操作便捷的小体积血压计的设计十分有价值。为了设计一款更加适用于临床诊断监测和家庭医疗保健的电子血压计，本次设计在传统电子血压计基础上添加了无线传输等模块，增强了血压计的功能。又针对传统电子血压计在放气过程中进行血压测量时存在的缺点，本课题研究并设计的无线电子血压系统采用了国际上应用的MWI(加压同步测量)技术。该技术是根据示波法的原理，在充气加压过程中进行血压的测量工作，缩短了测量时间，并且减轻了被测者的不适感。该系统主要由单片机C8051F005、数据采集和无线传输等模块组成，来实现血压的实时检测，将测得的血压数据显示在数码显示屏上，并通过无线收发模块来实现数据的无线传输。最终，在对电子血压计的原理以及模块进行了解、研究后，完成了无线电子血压计的硬件电路及软件的设计。【关键词】电子血压计MWI技术C8051F005无线传输I重庆邮电大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTBloodpressureisthemainparametersofmetabolic,anditslevelreflectsthehealthofthehuman’scardiovascularfunction,thetimelinessandaccuracyofbloodpressuremeasurementisalsoadirectimpactonthediagnosisandtreatmentofthecorrespondingdisease.Traditionalbloodpressurecuffmaneuvererrorlarge,easy-to-smallsizesphygmomanometerdesignisveryvaluable.Inordertodesignamoresuitableforclinicaldiagnosticmonitoringandhomehealthcareelectronicsphygmomanometer,thedesignonthebasisoftheconventionalelectronicsphygmo-manometeraddthewirelesstransmissionmodulesenhancethefunctionalityofthesphygmomanometer.Conventionalelectronicsphygmomanometerbloodpressuremeasurementshortcomingsintheprocessofdeflation,theresearchanddesignofthewirelesselectronicbloodpressuresystemwiththeinternationalapplicationofMWI(pressurizedsimultaneousmeasurement)technology.Thetechnologyisaccordingtotheprincipleoftheoscillometricbloodpressuremeasurementsintheprocessofpneumaticcompressiontoshortenthemeasurementtime,andalleviatethediscomfortofthosetested.ThehardwaredesignofthesystemmainlybythemicrocontrollertheC8051F005,dataacquisitionandwirelesstransmissionmodule,andultimatelythereal-timedetectionofbloodpressure,measuredbloodpressuredatainthedigitaldisplay,andwirelesstransmissionofdatathroughthewirelesstransceivermodule.Ultimately,afterunderstandandresearchtheprinciplesandmodulesoftheelectronicsphygmo-manometer,Ihavecompletedthedesignofhardwarecircuitryandsoftwareforwirelesselectronicsphygmomanometer.【Keywords】ElectronicSphygmomanometerMWITechnologyC8051F005WirelessTransmissionII重庆邮电大学本科毕业设计（论文）目录前言........................................................................1第一章绪论.................................................................2第一节血压的概述...........................................................2第二节血压计的现状及发展趋势...............................................2一、血压计的发展...........................................................31、水银血压计............................................................32、电子血压计............................................................3二、血压计研究意义与发展趋势...............................................3第三节本章小结..............................................................5第二章血压计原理............................................................6第一节血压计测量原理........................................................6一、柯氏音法...............................................................6二、示波法.................................................................7三、MWI(加压同步测量)技术原理..............................................7第二节本章小结..............................................................8第三章无线电子血压系统硬件设计...............................................9第一节硬件系统的总体设计....................................................9第二节单片机的选择及功能简介..............................................10一、C8051F005.............................................................101、C8051F005单片机的特点...............................................102、C8051F005单片机A/D转换精度计算.....................................10二、C8051F005的引脚及功能................................................11三、C8051F005内部组成框图................................................11第三节各模块具体设计......................................................12一、电源模块..............................................................13二、数据采集模块..........................................................131、压力传感器...........................................................142、前置放大——仪表放大器AD620.........................................153、滤波、放大电路.......................................................16III重庆邮电大学本科毕业设计（论文）(1)滤波器MAX267......................................................16(2)放大器MAX4471.....................................................17三、C8051F005单片机主控电路模块..........................................181、时钟电路.............................................................182、复位电路.............................................................193、单片机与PC通信电路..................................................194、JTAG下载接口电路....................................................20四、数据存储、日历时钟模块................................................21五、LCD液晶显示和键盘电路模块............................................221、LCD液晶显示.........................................................222、键盘电路.............................................................23六、语音报压、报警模块....................................................23七、无线模块..............................................................24第四节本章小结.............................................................25第四章系统软件设计..........................................................26第一节软件的总体设计......................................................26一、软件工作主流程图......................................................26二、系统工作主流程：......................................................28第二节本章小结.............................................................28第五章总结................................................................29致谢.......................................................................30参考文献.....................................................................31附录.......................................................................32一、英文原文：............................................................32二、英文翻译：............................................................35三、工程设计图纸：........................................................37IV重庆邮电大学本科毕业设计（论文）前言人类步入21世纪，在生活水平不断提高的同时，对于自身健康问题的关功能方面的健康情况，因此定时测量血压可及时预防和发现健康问题。由于电子血压计具有可通过数字直观而形象显示血压数值、操作简单、便于携带等优点，所以目前电子血压计在人们时常生活中已经十分普及。与传统的血压计相比，它的安全性会更高、测量范围更广、灵活性更强。相信随着当前技术的不断发展，无线电子血压系统的研究，在如今乃至今后的医疗系统的研制中都具有一定的现实意义。本文主要包括了两大部分：一部分是理论部分，主要介绍血压计的测量原理以及电子血压计的发展现状和前景。另一部分就是设计部分，主要根据设计要求完成了硬件电路的设计与软件流程设计。本论文共分为五章。第一章是绪论，大概介绍了血压计发展历史、研究现作原理，并从中选择本次设计的血压测量方式；第三章硬件设计部分，进行系统硬件的总体设计，包括无线模块在内的各模块的设计以及功能介绍；第四章进；展望则是对于系统中的不足之处做一些相应的改善方法。1绪论第一节血压的概述体循环bloodpressure,BP流动时作用于管壁的侧压力。收缩压（systolicbloodpressure,SBP）是心室收缩时，主动脉压升高，达到的最高值。反之，舒张压（diastolicbloodpressure，DBP）就是心室舒张时，血液仍慢慢向前流动，血压下降所达到的最低值。[1][2]血压根据世界卫生组织(WHO)的标准是：正常成人的舒张压等于或小于90mmHg(12kPa或小于140mmHg(18.6kPa均是疾病的象征。血压太低，则各大脏器的供血会不足；太高又容易导致血管破裂而出血，也容易引起血糖、血脂异常，导致引发其他慢性疾病。成人如果舒张压等于或大于95mmHg(即12.6kPa)，而收缩压等于或大于160mmHg(即21.3kPa)，那么就是所谓的高血压；若是血压值处于两者之间，即：舒张压处于91～94mmHg（即12.1～12.5kPa141～159mmHg（即18.9～21.2kPa）间，就是临界高血压。体现出来，如：心脏泵血功能、大动脉以及主动脉弹性等。无可置疑，血压[3]为临床上诊断、治疗疾病、监控患者康复过程提供重要依据。故而血压的测量在临床中有重要意义。第二节血压计的现状及发展趋势由于心血管系统和心脏状态都能够在血压这一重要生理参数中反映出来，人体的血压值进行测量从而对某些用的家庭医疗监护拥有越来越广泛的市场。2重庆邮电大学本科毕业设计（论文）血压计就是测量血压的仪器，它在现代人的生活中，可以说无处不在。它已不仅仅是医生用的体检工具，现下更成为人们生活中离不开的保健用品。从1628年英国科学家威廉·哈维首次注意到血压的存在，1733年牧师海耶斯首次测量出动物血压，到1835年尤利乌斯·埃里松发明了第一款血压1896年意大利科学家罗奇设计的血压计被广泛使用。血压计在不同时期经历了不同的改善，凝聚的是人类几个世纪的智慧，它的出现也在一定程度上造福了人类。市场上目前血压计主要有水银柱式血压计与电子血压计之分。1、水银血压计传统水银血压计就严格意义上而言只能算是使用听诊法测量血压过程中的一种并不精确的2、电子血压计随着科技水平的不断发展，血压计正在告别传统的水银血压计，迎来与传统血压计相比，具备操作更简单，功能更完善，测量更精确，体积轻巧更便于携带等一系列优点的电子血压计的时代！电子血压计根据应用人群大概分为医用和家用两类，有臂式和腕式之分。按照其加压方式，又可分为全自动和半自动血压计。用的MWD技术（减压时测量）技术，即先快速加压到一个预定值，然后在缓慢放气中测血压值。然而其中第二代较第一代而言，先进之处在于进行了智能加压的设计，运用了电子定速排气阀气芯；第三代电子血压计则是采用的MWI（加压时测量）技术，在国际主流中运用的比较多，它的优点除了缩短了测量时间，还在加压测血压过程中减少了被测者的不适感；缺点是由于电机工作、袖带膨胀带来干扰，需要高要求的滤波算法。[4]随着人们生活水平的提高，生活节奏的不断加快，各类疾病始终“如影随每五个家庭就平均健康的威胁，这就使得血压测量的价值日益显现。3重庆邮电大学本科毕业设计（论文）血压测量是通过监测血压变化，来达到及时发现、预防、治疗相关疾病自身血压值变化情况，以及监测服药后的降压/升压疗效，这样的主动配合治疗，有助于医生为患者制定更加合理有效的治疗方案。需品。电子血压计是一种用现代电子技术结合血压间接测量原理来测量血压的现代医疗设备。从1835年第一台血压计的发明，历经了两个多世纪，从最随着对人体的生理信号的不断深入的研究，大量新技术和新仪器逐渐的被运用在生物医学工程领域当中，使得无创血压测量装置的精度不断在提高，价格也会不断下降，技术得到了更快的发展，这推动了无创血压测量技术的快速持久的发展。现很多医院仍旧的传统血压计即水银血压计[5]稳定的优点，但若离开了听诊者和听诊器，它无法独立地测量血压。而[6]且测量过程中，医生的情绪、环境噪音、听力、被测者的紧张度等等因素都会导致不准确的测量血压。此外，此类血压计无法由一人操作来完成血压的测量工作，须得由专业医护人员来操作，而且它的体积大不易携带[7]替水银血压计成为必然。目前发达国家普遍禁止水银柱式血压计的使用，换而采用精度更高的电子血压计。鉴于电子血压计具备使用方便，操作简单，便于携带且无污染的优点，现在无论是医院还是家庭中电子血压计都已经十分普及，相信在不久的将来我国也将进入电子血压计的“全胜时代”。逐渐家庭化的医疗检测设备成为一种趋势，其中典型的家庭医疗检测设备就是家用血压计。目前，市场上销售的电子血压计主要分为半自动和[8]全自动两种，价格在250～1500元之间不等，原理上均是采用传感器将脉动转换成为电信号，然后经计算机处理，最后显示为血压值。全自动电子血压计只需要动电子血压计比半自动电子血压计的价格贵出几百元，现在市场上的价格已经达到10004重庆邮电大学本科毕业设计（论文）还是很受消费者青睐。的医疗产品之一。国内未来血压计估计有500亿元的惊人潜力，然而我国医疗电子市场刚处于起步阶段，当前市场的大半壁江山已被外资企业占据。如此庞大的市场和经济效益怎能拱手相让于旁人？已注意到这一点的国内企业现已开始奋起，准备展开一场关于电子血压计的“对决”。故而电子血压计的进一步设计具有很高的价值与实践意义，值得动手一试！随着时代的发展，医疗领域在传感技术、计算机、通信及医疗技术的不断统成为专业人士研制及广大商家投资的热点。因此，未来的一段时间里无线电子血压系统将占据血压计市场的主导位置，成为电子血压计发展的一大趋势。本课题是将采用第三代电子血压计的（加压同步测量）技术，设计身体健康方面的变化。第三节本章小结计的发展现状与前景。就电子血压计的发展现状来看，在医疗电子产业中电子MWI技术的无线电子血压系统无疑将成为今后电子血压计发展的主流趋势。5重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第一节血压计测量原理法、超声法、张力法、脉搏延时法、恒定容积法等。[9]血压值的一种有创的测量方法；间接测量法是无创测量,通过对相关血压信号进行分析处理进而得到血压值[10]确、定点也更加明确且能够连续测量，但由于是一种创伤性的方法，所以相比而言间接测量方法在临床上得到更加广泛的应用。在所有间接测量法当中，柯氏音法和示波法又是最为常用的，下面简单介绍这两种测量方法。柯氏（Korotkoff）音法又称听诊法，有人工柯氏音法以及电子柯氏音法之分。通常我们见到医生或护士用压力表与听诊器进行血压测量的方法就是人工柯氏音法。而用电子技术来替代医护人员的柯氏音测量法就是电子柯氏音法。[11]柯氏音法测血压的基本测量原理实际就是心音传感与压力传感测量组合的测量方法。主由血压计、袖带、听诊器三个部分组成，常见有水银柱式、[1]电子压力计、弹簧式三类。具体操作如下：①在距肘窝约32个指头为准；②戴好听诊器，将其放在被测者肘窝肱动脉搏动处，可听见动脉“咚咚”的跳动声；2-3mmHg速度给袖带缓慢放气，听到第一声搏动，此时水银柱所指刻度就是收缩压值；6重庆邮电大学本科毕业设计（论文）此时刻度就是舒张压值。⑤这样连续测三次，取其中最低值。柯氏音法因为袖带放气速度不适当、压力表精度、听觉误差等方面的原量血压的标准，常用来评估无创测量方法。[1]示波法也被称为测振法、压力振荡法，是一种起源于美国，从90年代发展至今的较先进的电子测量血压的方法。此法是采用脉搏传感和压力传感测动而引起的振荡波，而不是柯氏音。[1]示波原理测血压又可分为波形特征法和幅度系数法。前者通过分析脉搏判别血压。由于波形特征相对而言比较难以识别，而幅度系数法则要容易实现一些。[12]MWI（technology加压同步测量技术）是最近几年欧姆龙、金亿帝科技等几家国际上技术较先进的企业所开发的，此技术是在加压过程中实现测量160mmHgMWI技术减轻被测者的不适感，由于其采用了线性加压技术更是极大提高了测量的精度。MWI(加压同步测量)技术。三、MWI(加压同步测量在通过电机给袖带加压的过程中，用压力传感器来采集到相应的袖带压A/D转换，从而得到静压信号；另一路经过滤波、放大后，再进行A/D转换得到脉搏波。利用脉搏波和血压的幅值的比例关系就可以得到需要的收缩压和舒张压值。加压同步测量的加压过程大致分为两个阶段：第一阶段是先以10mmHg/s的速度快速加压到产生脉搏，大约为40mmHg;第二阶段则是以2～3mmHg/s的7重庆邮电大学本科毕业设计（论文）加压速度给袖带缓慢加压。脉搏波最大峰值Am所对应的袖带压记为平均压左边幅值为Am*Kd右边幅值为Am*Ks(Ks:收缩压特征系数)的脉搏波对应的袖带压是收缩压Ps。因为选用幅度系数法作为血压计算方法，所以特征系数的选择是计算模块的关键。对此，不同的机构选择也不同：国立交通大学博士Chin-TengLin取；复旦大学的包旭鹤选。在此我们选用[13][5]们往往还计算、显示出心率。综上，血压测量的大概过程为：按下激活键使得单片机通过PWM（脉冲宽度调制）输出控制气泵以大概10mmHg/s的加压速度充气达到40mmHg,然后再以所输出的混合信号经过前置放[14]大后，一路信号送入单片机ADC监视其直流分量。另一路信号送入带通滤波器流分量经过放大后幅值Amax,找到0.5Amax处位置所对应的直流分量就是收缩压，往后0.8Amax的位置对应血压值就是舒张压，将[15]计算出的舒张压和收缩压的数据结果在LCD上显示出来。第二节本章小结绍了本次设计中采用的示波法，针对传统的MWD技术（减压时测量）测量方理和步骤进行了介绍。8重庆邮电大学本科毕业设计（论文）设计及各电路实现的功能等。第一节硬件系统的总体设计电子血压计的大概工作过程是：在开始测量以前，先控制电机给袖带加压到产生速度为2～3mmHg/s（在加压过程中通过压力传感器对压力值进行监测，实现到舒张压、收缩压和平均压以后，打开气阀，给袖套放气，完成了一次测量。测量完成后保存血压测量结果，并显示在液晶显示器上，其结果数据可以通过无线模块上传给主机。无线传输方面的相关电路模块，以求实现无线电子血压计的功能。所以，根据血压计工作流程系统以单片机控制、无线传输和显示等部分组成。在单片机上连接气泵、气阀、压力[13]传感器、袖带来实现袖带压的采集工作；然后由单片机来完成数据处理工作，再在上面连接上LCD显示MAX3232与串口连接实现与PC间的通信功能；再连接无线模块实现数据的无线传输。根据系统所要实现的功能的要求，系统的总体设计如图3.1所示。按键、显示模块单片机主控模块语音报压、报警模块9重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第二节单片机的选择及功能简介单片机由于其具备功能强、体积小、价格低廉、可靠性好、功耗小、易简单及抗干扰性能好等特点,常用于现代控制系统中的数据采集及控制实现。在此次设计中，要求运用单片机来设计一款电子血压计，选择怎样的单片机来实现系统功能呢？不同的选择。考虑到电路设计中需要的端口比较多，我选择了大学期间接触相对多一点的通用型微控制器C8051系列中的C8051F005减少电路的复杂程度以及硬件功能实现难度。一、由Cygnal公司生产的C8051F005是一款结合了高精密度的模数转换器的微控器。它的温度范围-45℃～+85℃，供电电压是2.7V～3.6V。1、C8051F005单片机的特点C8051F005的功能十分强大，具有以下特点：①十分高速的CIP-51内核,最高可达25MIPS（时钟频率为②十分丰富的模拟、数字资源标准的8052单片机的数字资源；32KB的FlashROM存储器,2304B的RAM存储器；12位模拟的多通道的单端/差分ADC（最小分辨率为122路12位电压输出DAC；硬件实现增强SPI型、增强型UART的串行接口；4个通用的16位定时器；片内温度传感器、可编程计数器/定时器阵列（5通道允许5V输入的32个I/O端口；③在系统调试功能通过片内JTAG接口可对用户版中的单片机进行非侵入、全速的在系统调试。2、C8051F005单片机A/D转换精度计算10重庆邮电大学本科毕业设计（论文）二、C8051F005采用的是64封装，常应用于便携仪器中。其引脚排列如图3.2所示：三、C8051F005几乎把所有的数字成框图如下：11重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图第三节各模块具体设计理，进而将所得到的静压信号和脉搏波信号分别送至单片机C8051F005；单片机主控部分就会对输入的信号进行数据处理，从而获得血压值；与此同时，通过控制存储和显示等模块实现对测量结果的显示、存储以及传输等功能。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）因为单片机C8051F005是一款低功耗、宽电压单片机，其供电电压在2.7到3.6V范围内均可，所以为了能够使得系统较好的与5V器件兼容，在电源的设计中用常用的+5V电压供电系统，通过集成稳压器AMS1117-3.3来获得单片机工作模混合式芯片，那么也就需要分别为其提供数字电个电源就用2Ω电阻进行隔离，数字地和模拟地再用0Ω电阻进行隔离。电源电路如图：从压力传感器传出来的信号是混合信号，里面主要包含了静压信号和脉搏信号，此外还有一些夹杂在其中的外界高频干扰和低频、直流分量。这些混合信号都是通常都是毫伏量级的，十分微弱。所以需要再设计中用放大器对信号进行放大，并同时抑制共模信号。静压信号是一种接近于直流信号的低频信号，其频率约为0.04Hz。而一般人体脉搏波低于240次/分，信号的主频率在0.5～4Hz之间，1Hz左右。选择的压力传感器对脉搏信号的放大能力有限，故而前置放大后的混合信号以静压信号为主，可当做静压信号。混合信号继续通过带通滤波电路，滤除了其中的直流成分和高频干扰所等得到的信号就是脉搏波信号。由于脉搏波信号重庆邮电大学本科毕业设计（论文）幅度比较小，因此设计了一个后级放大电路来对其进行再次放大。数据采集模块框图如下：图信号经过前级放大以后直接与C8051F005单片机相连接，由于选用的C8051F005单片机本身带有A/D、D/A转换功能，所以该路信号经过单片机的A/D转换器进行模/数转换，最后得到静压信号的相关数据。另一路信号则是C8051F005相连后进行模/数转换，然后得到放大了的脉搏信号的数据。1、压力传感器人体的生理信号十分微弱，一般是uV～mV级的，具有低频率、低信噪比良好的压力传感器才能设计并实现血压的精确测量。压力传感器的工作原理是经过PUMP（泵）的充气、放气来调整形变，经过惠斯通电桥（WheaststoneBridge）将相对的电压差反应出来。反之，我们也可以通过电压的变化知晓、得到当时的压力值。本次设计中采用的是用厚膜陶瓷芯片以及尼龙塑料封装而成的BP01型压力传感器，它是一种主要用在便携式血压计中的传感器。BP01型压力传感器的滞后性和噪声比较低，可靠性和稳定性又很高，再应用了温度补偿、内部标定的方式，使得测量的精度得到了提高。成人正常动脉收缩压小于140mmHg，舒张压则小于90mmHg。由于考虑到高血压患者血压值会高出正常人一些，所14重庆邮电大学本科毕业设计（论文）以设计的血压计的量程为0～300mmHg。BP01型压力传感器在25℃、5.0V电图重庆邮电大学本科毕业设计（论文）供给正负相等的工作电压，2,3引脚输入的放大后由引脚6输出；引脚5是参考基准，接地表示6引脚输出为与地的相当电压。3、滤波、放大电路由于希望得到的脉搏波信号是低频的交流信号，所以在经过初级放大后，首先考虑滤除混合信号中的直流成分和一些外界的高频噪声和工频干扰。这里用到MAX267来构成带通滤波器。经过一次前级放大和经过滤波后的脉搏波信号依旧比较弱，不能满足转换要求。故而我们用到也是由MAXIM公司生产的低功耗放大器MAX4471配的电压信号，进入ADC。MAX267是由MAXIM2别用于滤波器品质因数和中心频率的设置。故而MAX267仅仅需要外部时钟，不需要外加任何元件，就可以实现带通滤波功能。使用方便，且性能比采用集成运放组成的滤波电路要好得多。其DIP封装的引脚图如下：图重庆邮电大学本科毕业设计（论文）其传递函数为：ws()0QH(s)H（式3.1）ws2s()w20Q0式中:w2f。f和f分别为：00LH1ff(1（式3.2）（式3.3）)20QL11ff(1)(2Q)H0Q2MAX267的运行模式钟频率与中心频率之比编码公式：f/f=(N32)/2,N=0，1，2……31；CLK0Q2*64/(128-N),N=0,1,2……127f处的增益为0也没有其他严重干扰在滤波器工作频率范围内，所以采用的品质因数不必过f=40～2.1*10HZ,f=0.5～6CLK030*10MAX267引脚=Q23=1(高电平)，F0～F4根据二进制编码得到f/fCLK0以补偿使得带通滤波器输出频率与单片机输出频率一致，实现自适应滤波。(2)放大器MAX4471在后级放大电路中，选择了由MAXIM公司生产的放大芯片MAX4471。MAX4471是一款集成了2个运算放大器的低功耗放大器，它具有稳定的补偿增益、出色的共模抑制和9KHz的典型的增益宽带。MAX267滤波器滤除其中的直流成分和高频干扰等以后，再进行后级放大，放大后的信号进入单片机再进行A/D转换。滤波和放大电路如下图所示：17重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图如图，前置放大AD620的一路信号从滤波器MAX267的INA引脚输入，经过滤波后由BPA脚输出后与放大器MAX4471ADC1A/D的引脚Q0～Q60.5～64之间设置品质因数；F0～F4接高电平或低电平，进行中心频率的设置。三、C8051F005单片机主控电路模块是主要数据处理的系统核心部分。主要包重庆邮电大学本科毕业设计（论文）在复位电路的设计中，运用了按键复位和上电复位相结合的方法。系统由+5V开始减小，系统完成了复位。在实际使用中如果有异常情况出现，指令程序就需要我们重新/RESET置低进而单片机复位。图重庆邮电大学本科毕业设计（论文）C8051F005支持边界扫描、FLASH编程及用最终应用系统上安装的器件进行在系统的调试。采用嵌入式调试技术，JTAG端口与主芯片C8051F005对应引脚连接，将验证硬件功能的程序载入单片机寄存器中，使得系统可以下载并下：重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图重庆邮电大学本科毕业设计（论文）五、此模块包括了液晶显示电路和按键电路。其中，LCD电路模块通过按键电路来实现，都是通过主芯片硬件上的按键和载入的程序共同控制。1、LCD液晶显示图DM-1602的VSS接地电源，VDD接+5V电源；液晶显示器的对比度调整端口V0当接正电源的时候对比度最弱，接地电源的时候对比度最高，但会产生重庆邮电大学本科毕业设计（论文）为了使得血压计的使用操作更加简便，设置了6个独立的按键来组成了键据这几个按键，可以对日历、时钟等进行的设置，实现血压的测量值的读取和删除等功能。综上所述，显示和键盘模块电路图如下：示功能的语音电路、报警电路，再在上面连接扬声器。血压计电路的数据信号输出到语音电路，并对语音电路产生的音频信号进行控制，音频信号输出到扬声器发出声音。电子血压计电路里有比较电路和地址码数据产生电路，通过串口数据线、数据反馈线和数据确认线与语音电路相连。最后以语音的方式报出血压实时测量值。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图重庆邮电大学本科毕业设计（论文）数字输入端引脚TX_EN与P1.1等于1，发送模式；等于0，接收模式。另一数字输入引脚TRX_CE与单片机引脚P1.2与单片机P1.3数据准备好。MISO，MOSI分别于单片机P1.4、P1.5连接，作为SPI输出、输与单片机P1.6与单片机P1.7连接作为SPI片选端，低电平有效。本章是此次设计的重点部分，主要囊括了硬件设计部分。在这一章里，进行了系统硬件的总体设计，以及电源模块、数据采集模块、日历存储模块、显的具体设计电路以及功能介绍。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）以后，接下来开始软件部分的设计。第一节软件的总体设计本次设计通过单片机C8051F005最小系统作为数据处理的主控器，与血压信号采集以及显示、存储各个模块相连，最终实现血压的实时测量、显示、存储，并配合串口通信驱动芯片MAX232以及无线传输技术来实现数据在计算机上的发送和接收。在软件部分，设计思想是：根据以上功能要求在系统硬件设计的基础上，模块的程序段结构完整，彼此之间却又相对独立，可以任意调用或修改。整个系统具有可在线编程，操作方便、测量准确、控制灵活等功能。系统软件设计本着简洁高效的原则采用C语言编写程序。相对汇编语言[17]。大概流程。系统软件工作主流程图如下：26重庆邮电大学本科毕业设计（论文）NYNYYNNY图27重庆邮电大学本科毕业设计（论文）①系统在测量模式下通电后，首先完成系统的初始化工作。这里的初始化包括了对于压力传感器、电机、显示器的等的初始化；②初始化后，电机以10mmHg/s速度给袖带快速充气，待达到约40mmHg后送入单片机C8051F005中进行A/D转换，采样并显示静压力信号；③混合信号经过滤波、放大等处理后送入单片机，采样脉搏波信号，经过是小于阈值则根据采集到的信号数据计算得出收缩压、舒张压以及心率数字，与此同时控制气泵快速放气；若超出正常范围，则语音报警提示用户注意，并选择是否重新进行测量。若没有超出正常范围，则会显示血压值；⑤用户可以选择进行数据保存以及无线传输等功能。测量结束。第④步中，语音报警大概有血压偏低或偏高、心率过慢或过快，测量异常等情况。报警条件根据人体血压、心率之设定为：收缩压大于145mmHg或小于95mmHg90mmHg或小于45mmHg105或下于45。第二节本章小结在这一章里，只是简单地设计了无线电子血压系统的软件总体工作流程框图，并没有详细的介绍每一模块的软件设计，所以还有待改善。28重庆邮电大学本科毕业设计（论文）总结C8051F005与一些低功耗的芯片相连，采用无线传输和自适应的MWI（加压同步测量）技术。使得这款血压计与传统血压计相比，具备测量精度更高、测量时间更短、数据传输更便捷、被医疗保健中推广使用。个模块的功能设计方案，基于C8051F005为控制核心，辅以压力传感器、无线模块和外围的模拟电路及LCD加入了人性化、智能化的设计，对于高血压患者及中老年人十分方便。软件上设计并简单讲解了系统工作的主流程。当然，系统并不十分完善，有待进一步改进。加深入的了解，在电路设计过程中对于一些知识体系进行了学习或重温，例如protel软件的运用。炼。总之，在这次实践中我在理论和实践方面都受益匪浅。与此同时我也意识学四年没有在这方面加强锻炼。在毕业后的学习、工作中，我会不断的积累知识和经验来充实自己！29重庆邮电大学本科毕业设计（论文）致谢毕业设计终于完成了，在整个过程中我受益匪浅。首先，我必须要向我的导师赵德春老师致以最诚挚的谢意。赵老师以其严谨的工作态度，丰厚的学术颇丰，也提高了我们独立分析问题、解决问题的能力。从毕业设计的选题开始到最终论文的完成，每一个阶段他都给予了我很多建设性的建议和帮助。在我对毕设中的一些问题感到迷茫或难以继续的时候，他总能够用简洁的话点醒我，让我得以调整心态继续完成毕业设计。同时，我也要感谢大学四年里孜孜感谢四年来朝夕相处的各位同学、朋友，谢谢你们给我的帮助，无论是学习还是生活上。回首我们共同度过的四年时光，友谊与亲情同在，欢乐与忧愁同在……感谢生育我的父母亲为我提供条件，让我拥有了美好的四年大学生活！最后，感谢在百忙之中对我的论文进行评审并且提出宝贵意见的老师们，您们幸苦啦！30重庆邮电大学本科毕业设计（论文）[1]李天钢.生物医学仪器与测量[M].西安交通大学出版社,2009.[2]王保华.生物医学测量与仪器[M].上海：复旦大学出版社，2003.[3]张臣舜.动态血压检测技术[J].现代医学仪器与应用，1996,8(4):21-22.[4]章年平.电子血压计的技术发展及代际划分[J].2010,3.[5]张政波,吴太虎.无创血压测量技术与进展[J].中国医疗器械志,2003,27(3):196-199.[6]包旭鹤.便携式电子血压计设计.现代电子技术，2007,8:7-10.[7]何庆华等.振动法血压测量中血压的判定方法[J].生物医学工程学杂志,1998,15，(4):369.[8]钱峰，刘晰.基于示波法的电子血压计的实现[J].仪器仪表学报，2006,27(6):1534-1535.[9]邓利君.有创血压与无创血压的比较[J].实用护理杂志，1994,10(1):7.[10]杂志，1995,15(6):254-256.[11]彭国意，张郑波.基于示波法和柯氏音法的双踪电子血压测量系统[J].医疗装备，2008(11):1-4.[12]许怀湘，房兴业，许志.采用示波法原理间接测量血压方法的进展[J].航天医学与医学工程2000,13(3)：231-234.XUHuai-xiang,FANGXing-ye,XUZhi.Thepresentstatusanddevelopmentofoscillometriebloodpressuremeasurement[J].SpaceMedicine&MedicalEngineering,2000,13(3)：231-234.[13]LinCT,LiuSH,WangJ,etal.ReductionofInterferenceinOscillometricArterialBloodPressureMeasurementUsingFuzzyLogic.IEEETransationsonbiomedicalengineering,2003,50(4):432-441.[14]杨玉星.生物医学传感器与检测技术[M].北京：化学工业出版社，2005.[15]YeldermanM,ReamAK.Indireetmeasurementofmeanbloodpressureintheanesthetizedpatient[J].Anesthesiology,1979,50,(3):253-256.13，(4):41-42.[17]张毅刚等.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技出版社，1994.31重庆邮电大学本科毕业设计（论文）附录MicrowavesensorsystemforcontinuousmonitoringofadhesivecuringprocessesAbstractAmicrowavesensorsystemhasbeendevelopedformonitoringadhesivecuringprocesses.Thesystemprovidescontinuous,real-timeinformationaboutthecuringprogresswithoutinterferingwiththereaction.Anopen-coaxialresonatorisusedasthesensorhead,andmeasurementsofitsresonancefrequencyandqualityfactorareperformedduringcuretofollowthereactionprogress.Additionally,thesystemprovidesotherinterestingparameterssuchasreactionrateorcuretime.Theadhesivedielectricpropertiescanalsobecomputedoff-line,whichgivesadditionalinformationabouttheprocess.Theresultsgivenbythesystemcorrelateverywellwithconventionalmeasurementtechniquessuchasdifferentialscanningcalorimetry,combiningaccuracyandratewithsimplicityandanaffordablecost.Keywords:microwavesensor,open-endedcoaxialresonator,cureprocess,monitoring,adhesives,polymers1.IntroductionThermosetsarepolymericcompositeswithagoodbalanceofmechanical/electricalpropertiesandprice,whicharewidelyusedasindustrialproductsformaterialsmanufacturingorassemblingbyadhesiveconsolidation.Thebondstrengthofthermosettingadhesivesisobtainedafteracuringprocesswhichiscarriedoutforadefinedperiodoftime,andthiscuringprocessdeterminesthefinalpropertiesofjointstructures[13].Bothundercuring(nomechanicalstability)andovercuring(toobrittlejoints)maybecritical.Adhesivecurecyclesareusuallyprovidedbythematerialsuppliersbutunfortunatelycuringbehaviourisverysensitivetothecompositionandmanufacturingconditions.Therefore,manufacturershaveproblemsinsupervising32重庆邮电大学本科毕业设计（论文）thequalityofjointstructures[1,3].Thisisthereasonbehindyearsofresearchworktodevelopnon-destructivemethodsforon-linemonitoringofthermosetcuringprocesses.Theexistingmonitoringtechniquescanbedividedintomethodswhicharedirectlysensitivetothechemicalreaction(differentialscanningcalorimetry(DSC),infraredspectroscopy,nuclearmagneticresonancespectroscopy,chromatography)andmethodswhichdetectchangesinmicroscopicmaterialparameters:mechanical(dynamicmechanicalanalysis,viscosimetry,ultrasound)orelectrical(dcandacconductivity,dielectricanalysis)[4].Amongthesemethods,dielectricanalysis(DEA)isfrequentlyusedforinsitumeasurements[4,5].Dielectricmeasurementsaresensitivetothemobilityofmoleculedipolesinthepresenceofanelectricfield.Ascureprogresses,thismobilitybecomesdrasticallydecreased.Therefore,theuseofdipolesasmolecularprobesisveryattractivebecauseitprovidesadirectmeasurementofthechemicalandphysicalstateofthematterinrealtime[57].Inaddition,changesindielectricparametersarerelatedtocriticalpointsinthecureprocess,suchascurereactiononset,gelation,end-of-cure,build-upofglass-transitiontemperature,etc[3,8,9].Inthissense,thereisavastrangeofapplicationsofdielectricspectroscopyinprocessesincludingcrystallization,vitrification,phaseseparation,etc,aspointedoutin[10,11].Theinstrumentsmostwidelyusedfordielectricspectroscopyarecapacitivesensors,withparallelplateorcombelectrodes[12].Measurementsofconductivityofthematerialareperformedusinganimpedanceanalyserovermanydecadesoffrequency(typicallyfrom102to105Hz)[5,13],givinginformationaboutdifferentmolecularmotionsandrelaxationprocesses[12].However,thedielectricmethodinthisfrequencyrangedoesnotworkwithallthermosets[4].Someadhesivesresultinhighconductivity,maskingthecuringprocessinthelowfrequencyrange[4,5,14].Ontheotherhand,therearesomeadhesiveswhoseionicconductivityisnotsignificantanditisnecessarytomonitortheprocesscontrollingthedipolerelaxation[15].Furthermore,electrodepolarizationatlowfrequenciescaninducelargeerrorsinconductivitymeasurements[15,16].Smallelectrodespacingisusedtoavoidthisproblem,butthisinvolvesasmallsensing33重庆邮电大学本科毕业设计（论文）volumewithintheadhesive(fromtensofmicrometrestoafewmillimetres)[15].Toovercomethesedifficulties,highfrequencydielectricmeasurements(from108to1010Hz)arerecommended.ThistechniquewillbehenceforthreferredtoasμwDEA.ForfrequenciesintheGHzrange,forinstance,themobilityofthemoleculesplaysthemainroleandisnotmaskedbyconductivity[4].DespitetheadvantagesshownbyμwDEA,measurementsabove1MHzaremuchlesscommon[12].Thehighcostofnetworkanalysersandthelackofadeeperunderstandingoftherelationsbetweenthesensedparametersandthechemo-physicalinformationhavepreventedawideruseofmicrowavesensorsformonitoringpolymersandadhesives’curereactions[17,18].Somestudieshavebeenperformedwithtransmissionlines[19–21],orcavities[22],butmostofthemeasurementswereperformedonalreadycuredsamples.Muchefforthasbeenmadeinhighfrequencyinstrumentationandsignalanalysistechniques,andonlyrecentlyhasthetechnologydevelopedtothestagetomakein-processusepossible[17,23].Inthiswork,aμwDEAsensorsystemformonitoringadhesivecurereactionsisdescribed.Thedesignconsistsofanopen-endedcoaxialresonatorintegratedinaself-containedsystemwhichincludesthemicrowavecircuitryandthecontrolsoftware.Thesystemasawholerepresentsastepforwardinthedevelopmentofcuringmonitoringtechniquesbecauseitrepresents,forthefirsttime,a