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单片机的电子血压计工作原理及设计

示波法（振荡法）测量血压工作原理示波法（振荡法）是根据袖带在减压过程中,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袖带压力振荡波的振幅

最大时,袖带的压力就是动脉的平均压。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。硬件设计系统基本工作原理如图１所示。压力传感器输出

的电压信号首先通过低通滤波器滤波，之后由运放电路将信号转化为适合单片机的输入信

号.

示波法(振荡法）测量血压工作原理

示波法（振荡法)是根据袖带在减压过程中,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袖带压力振荡波的振幅最大时，袖带的

压力就是动脉的平均压。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。

硬件设计

系统基本工作原理如图1所示。压力传感器输出的电压信号首先通过低通滤

波器滤波，之后由运放电路将信号转化为适合单片机的输入信号,最后将模拟的

采样信号经过MN101EＦ3２D单片机转化为数字量。程序对采集的数据进行数

字滤波后分析,计算出人体血压的两个关键指标舒张压和收缩压，之后单片机

立即将数据存储到外部存储器中,并将这些重要数据显示在LCＤ上。

传感器介绍及其外围电路的设计

该血压计使用的传感器为MＰS－3100－0０6Ｇ压阻式压力传感器,是由四

个等值电阻组成的惠式电桥，其输出电压和输入压力成正比,理想状态下当压力

输入时，电阻值就跟着改变，但实际上温度的改变也会影响其阻值输出结果。另

外，由于晶体和电路设计制作的误差，加上封装过程等方面的影响,零点偏移不

是零。所以必须由外加元件来进行个别温度补偿电路校正。其重要指标如下:

ａ、传感器测定范围:5．8～15PＳＩG

b、操作温度范围:?40~８5℃

ｃ、驱动电流:１.5~３mＡ

d、驱动电压：5~15Ｖ

e、零点漂移：?25~25mＶ

ｆ、电阻温度系数为：０.２%/℃

因为血压信号取自手臂,测量的信号容易受袖带的位置、手臂的挪动而带来的

干扰。根据这些专业特点，要求系统具备高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、

低噪声以及低漂移等特征。如图2所示，图中的Ｔ１即为MPS－3１０0－006G

压阻式压力传感器。整个电路首先将压力信号转换为电压信号,然后进行放大滤

波。图中Ｕ1、Ｕ2为有源运放LM３2４，它的输入阻抗很高。压力传感器的信

号通过放大后，并通过调节VR1的大小来改变运放的闭环增益，以调节为适应

于Ａ/Ｄ的电压输入范围。Ｕ1运放回路用来测量袖带中的压力，测量的数据用来

供MCU分析并控制对袖带充气和放气的速度。另外U2运放回路是将通过C１

１电容隔直的交流信号放大，此回路测量的是人体的脉搏波。两个回路的采集数

据构成了血压计各个指标的重要计算参数。

ＭN101EF32D的特性

MN101ＥF32D是松下（Paｎａsonic)公司于2０08年初推出的产

品,MN101Exx系列8位单片机复合了多功能的外围功能,具有灵活而最优化的硬

件结构，简洁而高效的指令体系,充分实现经济性和高速性。

MN1０１E32Ｄ型单片机,内置64KBＦlash、4KBRAM,具备6个外部中断、

20个内部中断(包括NMI)、９个定时器计数器、3个串行接口、8路A/D转换器、

32×４段ＬCＤ驱动器、监视定时器、单系统的数据自动传送功能、同步输出功

能以及蜂鸣器输出等外围功能。最小指令执行时间可达50ns,封装为64引脚ＬＱ

FP。本血压计使用MN1０１EＦ32D的功能大致如下:

a、1０位A/Ｄ采样,用于静态压力及脉搏波的测量。

b、LCD显示控制器，直接驱动2３*４段的液晶显示器，显示测量的过程及

结果。

c、定时器功能，用于定时A/D采样数据并计算自动关机时间。

d、采用数字信号处理的技术对Ａ／D采样的信号进行处理,主要有数字低通

滤波和相关的计算。

ｅ、电源开启采用硬件控制的方法,电源关闭采用软件控制的方法,关机时除

了稳压模块外,其它芯片处于断电状态,功耗极低。

f、测量时可以选择mmHg