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基于单片机的电子血压计研制

作者：朱剑芳

来源：《大观周刊》2012年第18期

摘要：本文详细描述了血压采集系统的设计方案、硬件电路和软件的设计，并利用相关仿

真软件对所设计的系统进行了验证。该设计是根据脉动波时间间隔与血压存在某种内在的联系

来实现血压测量的。本装置是采用AT89S52作为主控芯片，选用血压传感器BP300T对人体手

腕的桡动脉部位进行人体血压测量，把测得的压力信号分为静压信号和脉搏信号，并对测得的

这些信号进行放大滤波，据脉动波时间间隔的原理，计算出舒张压和收缩压，实现血压测量功

能。

关键词：血压电子血压计BP300T脉搏波测量法

、引言1

随着生活水平的提高，人们越来越关注自己的身体健康，血压是身体健康与否的一个重要

指标。据2010年全国营养与健康状况调查资料显示，我国成人高血压患病率为18.8%，全国

有高血压患者约1.6亿。而据人群流行病学发现，近几年来高血压的患病率正处在逐渐上升的

趋势，而在年龄分布上，除了老年人外，中青年患者也愈来愈多。因此，研制既适合家庭保健

人员又适合专业人士智能型血压计具有重要的意义。

、测量血压的方2法

本电子血压计是一个便携式的检测装置，采用无创检测的方法。本设计采用基于脉搏波时

间间隔变化特征原理进行血压测量。

在时间间隔由小到大的过程中，首先找到时间间隔最大的，把对应的压力记为平均压，把

某一时间间隔与最大时间间隔的比值大于或等于0.85时的压力，判断为收缩压；在时间间隔

由大到小的过程中，把某一时间间隔与最大时间间隔的比值小于或等于0.7时的压力，判断为

舒张压。

、电子血压计硬件3检测装置的设计

系统3.1总体硬件设计的概述

本课题研究的电子血压计是便携式的，它可以同时测量脉搏和血压，通过LCD显示出

来。它主要包括八大模块：电源设计模块、单片机处理模块、血压传感器模块、信号调理模

块、A/D转换模块、液晶显示模块、语音合成模块、气路驱动模块。如图3.1所示。

图3.1电子血压计检测装置的组成框图

本装置是一种可以同时测量血压和脉搏人体生理多参数的便携仪器，生理信号测量的准确

性直接关系到人们的身体状况。该装置可以将这些测量到的数据通过LCD和语音模块实时报

读出来，方便人们了解自己的身体状况。

电源电路3.2

本装置的供电电压采用了+6.0V，可以用4节5号干电池进行供电，考虑到硬件系统对电

源要求具有稳压功能和低功耗的特点，因此该硬件装置的电源部分采用AMS1117稳压芯片来

实现。如图3.2所示。

图3.2AMS1117管脚图及电源电路图

对于血压信号采集电路供电时，需要电压的稳定性好、精确高，这样才不影响血压信号的

采集。因此，还需要设计一个高精确电源电路，为血压信号采集电路提供+5V和+2.5V电压。

高精度低漂移的基准电源芯片MC1403恰好符号这一要求。电路如图3.3所示。它为后面的血

压传感器模块中的运放器AD623提供基准电压+2.5V，而为电路提供+5V电压的芯片，则选用

TL431基准稳压芯片。其电路如图3.4所示。

图3.3MC1403芯片的电源电路图图3.4TL431的电路图

信号调理电路的设计3.3

对于所设计的装置，血压传感器BP300T输出的电压信号为几十毫伏，所以必须设计一个

放大电路，将输出的电压信号放大到单片机所能处理的电压范围，要求精度在1mmHg。根据

BP300T资料可知，传感器自身输出约为0.23mV/mmHg，放大器输出要在10mV/mmHg，则放

大器的增益为10/0.23=43.5倍，考虑传感器输出的误差为100±30mV，所以设计的放大倍数大

约在30倍到70倍。如图3.5所示。

图3.5AD623电路图

由于脉搏信号的频率范围是0.1Hz～30Hz，所以采用高通滤波器和有源的低通滤波器滤出

脉搏信号。根据设计需要，采用4运放的LM324，前面的1、2、3脚用于高通滤波器后面的

放大，放大倍数为300倍；12、13、14脚用于二阶有源低通滤波器中，截止频率为40Hz，而

8、9、10脚用于最后低通滤波器输出信号的放大，放大倍数设为20倍。脉搏信号输入A/D转

换电路中，再经过单片机处理。