电子血压计的设计方案一、概述规格说明的起因、范围等进行简介。
二、系统方案2.1 架构2.2 关键部件一．MSP430单片机；二．压力传感器；三．袖带，充气泵与电磁阀；四．压力测量电路；五．输入通道硬件滤波；六．复位电路；七．LCD显示电路；八．键盘电路；九．UART电路设计；十．数据存储电路设计；十一．电源电路；十二. 实时时钟电路设计。
2.3 软件环境开发软件：运行环境：2.4 血压的计算计算方法：示波法。
1、提取脉络波；2、根据脉络波推断收缩压和舒张压出现的时间(推算方法：幅度系数法)；3、根据推断结果确定舒张压和收缩压。
具体实现本软件系统采用模块化设计，其对信号的提取处理总流程图如下：幅度系数法介绍：幅度系数法又称归一法。
它是将脉搏波振动信号的幅值与信号的最大幅值相比进行归一化处理，通过确定收缩压和舒张压的归一化系数来识别收缩压与舒张压的方法。
动脉振动脉搏波的幅度与柯氏音的强弱一者之间有一致的趋势，在收缩压以前以及舒张压以后脉搏波都有较小的波形。
从这个特征出发，一些学者经过深入研究和广泛实验，总结出一些便于定量分析的规律。
Geddes等人对袖带内压力等于收缩压或舒张压时对应的脉搏波幅度与幅度最大值之间的比例关系进行了研究，发现收缩压对应的压力波幅度为最大幅度的75%~80%。
Mauro建立了一个数学模型来模拟示波法测量血压，研究结果与Geddes的试验结果相似：收缩压的归一化系数为0.46~0.64，舒张压的归一化系数为0.43~0.73。
如图所示。
归一化值曲线在图中，As为收缩压对应的脉搏波幅度；Am为平均压所对应的脉搏波的幅度；Ad为舒张压对应的脉搏波幅度；CP为袖带压，横坐标代表放气过程中袖带内压力的不断减小；As/Am=C1，Ad/Am=C2；As/Am和Ad/Am为收缩压的归一化值，分别是舒张压和收缩压的归一化值。
也就是说，在脉搏波幅度包络线的上升段，当某一脉搏波的幅度与最大幅度的比值等于C1时，此时对应的压力为收缩压。
在脉搏波幅度包络线的下降段，当某一脉搏波幅度与最大幅度的比值等于C2时，对应的压力为舒张压。
只要测出每个脉搏波的幅值A1和对应的静压力P1，就可以计算出收缩压Ps、舒张压P D和平均压P M，同时根据采样频率和相邻脉搏波之间的间距，可以计算出心率。
2.5 脉率的计算根据脉搏波之间的间距和采样频率，可以计算出脉率。
详细计算方法如见血压的计算。
三、硬件方案3.1 硬件架构3.2 关键部件一．MSP430MSP430F449单片机是TI公司推出的超低功耗16位单片机系列中的一种。
它具有以下特点：①采用16位精简指令系统，125ns指令周期，大部分的指令在一个指令周期内完成，16位寄存器和常数发生器，发挥了最高的代码效率；②片内含有硬件乘法器，大大节省运算的时间;③采用低功耗设计，所以特别适用长期使用电池工作的场合采用数字控制振荡器(DCO)，使得从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6us；④具有60KB Flash，2KB RAM；⑤采用串行在线编程方式，为用户编译程序和控制参数提供了灵活的空间;⑥内部的安全保密熔丝可使程序不被非法复制;⑦强大的中断功能，一个16位定时器，这样提高了对外围设备的开发能力。
二．压力传感器压力传感器是电子血压计的核心部件之一，血压的测量范围通常为0-300mmHg(0~40KPa)。
常见的有根据金属应变片电容原理制成的压力传感器，它主要以手工生产为主，体积大，对生产经验要求高，所以，一致性，互换性较差。
而根据硅晶片惠斯通原理制作的电阻式压力传感器，具有更小的体积小、重量轻、耗能低、响应时间短等优点，被广泛应用于医疗器械，消费类电子中。
本文选用的便是1210系列传感器。
1210型低压传感器是经温度补偿的硅压阻式压力传感器，采用双列直插封装结构，适用要求成本低，性能优越，长期稳定性好的应用领域。
通过激光蚀刻的电阻实现了0～50℃的温度补偿，还配有一个激光修正的电阻用于调节差动放大器的增益使其具有良好的互换性，其互换性误差为±1%。
1210型也有0～100PSI的量程产品。
用电流调节电阻替换增益调节电阻来进行温度补偿的传感器。
三．袖带，充气泵与电磁阀(1)手臂式无弹性纤维成人袖套。
(2)监护仪电磁阀额定电压DC 5V（电磁阀不分正负极）额定电流50mA±10%直流阻抗100Ω±10%绝缘阻抗DC 500V 500MΩ/min（无短路）气密性在额定电压下,在500CC气罐300mmhg±10mmhg 保压30S后测试其漏气量<3mmhg/1min排气速度在额定电压下,在300CC气罐压力从300mmhg±10mmhg 降低到15MMHG其泄气时间小于5S复位测试额定电压通入产品30S后断开,阀芯在2S内须复位最低工作电压无负载状态,气嘴朝上,3.5V电压下,阀芯可动作引线强度水平方向测试,引线保持强度0.5KG以上外型尺寸1)气嘴外径：3±0.2mm2)气嘴外露长度：7.5±0.5mm3)外框长：20±0.5mm4)外框宽：13±0.15mm5)外框高：15±0.5mm6)引线外露长度：150±5mm(3)血压计专用气泵kpm27c 电子血压计充气泵1.定格电压DC6.0V2.定格电流<430mA3.充气时间<10S4.空载电流>1.8LPM5.最大压力>400mmHg6.气密性Max.3 mmHg/min from 300mmHg at 500CC tank7.噪声63dB(30cm away)四．压力测量电路由于选用电阻式压力传感器，输出是微弱的压力差信号，所以选用典型的三运放仪表放大器电路。
出于成本考虑，这里选用常见的放大器LM324。
串入电位器R7可以调整该电位器来改变输出的放大倍数。
可以调整电位器Rll来改变输出的电平基准。
考虑到人类正常的血压范围和市场上电子血压计的测量范围，这里选择压力的测量范围为O~300mmHg(0~40KPa)，而压力值误差要求2mmHg，则系统的分辨率需要300/2=150，可选用8位AD转换器，考虑到其他器件误差，选用MSP430F449片内的12位AD转换器，从而可以节省成本和最终产品的尺寸。
因为选择MSP430F449单片机的A/D参考电压为O~3.3V，所以模拟量采集电路输出Vout也应该在这个范围内，考虑到线性度问题，选Vout范围为0.3~2.5V之间，对应的Vin，即压力传感器的输出电压范围为0~75mV，同样考虑到各种干扰问题，输出电压不可能达到0，所以选Vin范围为5~70mV，对应血压范围是27~228mmHg。
五．输入通道硬件滤波经过放大后得到的压力信号满足了MSP43OF449单片机的户以D输入范围，由于本文选用幅度系数法，需要从压力传感器输出的信号中分离出袖带压信号和脉搏波信号，所以要分别设计相应的滤波电路，如图所示：滤波电路的任务就是从噪声中提取袖带压信号和脉搏波信号，并将它们调整到适当的电平输入给A/D转换电路。
(1)袖带压信号的提取在放气过程中(无论手动放气还是自动放气)，袖带内压力是缓慢变化的，因此，袖带压信号属于低频率信号，本文中取0.6Hz。
所以应使用低通滤波器。
鉴于二阶低通滤波器比一阶衰减的快，对高频的信号滤波效果好，因此，本文采用二阶有源低通滤波器。
(2)脉搏波信号的提取及放大传感器输出的压力信号包括袖带压信号和脉搏波信号，但不是它们的简单叠加，其中还夹杂着来自外界的高频干扰和直流或低频分量，换句话说，压力信号既包含高频干扰又包含低频干扰，只有一段频率信号是我们需要的。
一般认为，脉搏波信号的频率范围为0.6-6.4Hz。
为此，本文设计了一个带通滤波器截止频率为0.6Hz的高通滤波器和截止频率为6.4Hz的低通滤波器，来截取脉搏波信号。
经过带通滤波器过滤的压力信号就可以称之为脉搏波信号了。
但脉搏波信号幅值较小，本文设计了一个可调的放大电路，将测得的脉搏波调整到MSP430单片机AD要求的幅值0~3.3V，如图所示。
六．复位电路复位电路的好坏决定着单片机能否正常工作。
复位电路基本功能是在系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经过一定的延时才‘撤销复位信号，主要是防止由于电源开关或插头分合过程中引起的抖动。
复位电路可以使用专用复位芯片，也可以用电阻电容搭建。
本文从可靠性和成本考虑最终选用电阻电容来搭建复位电路。
常见的复位电路如图所示，工作原理是：上电时，电容两端电压不能突变，VCC通电阻对电容进行充电，计算公式为1r RCV Vcc e⎛⎫- ⎪⎝⎭⎛⎫=-⎪⎪⎝⎭，充电时间由R、C的取值决定。
二极管(IN4148)主要是加速电容放电速度，这样可以当电源不稳定产生一定宽度毛刺时也产生可靠的复位。
七．LCD显示电路LCD显示是一种被动的显示，它不发光，只能使用周围环境的光，它显示图案和字符只需很小的能量，在许多便携式设备(多用电池供电)或能耗要求低的情况下多采用。
鉴于本设计能耗的要求，所以采用LCD显示。
本文便采用N0KIA3310手机液晶屏。
它是一款48*84点阵图形LCD，使用Philips公司生产的PCD8544作为控制和驱动器。
PCD8544是一款低功耗CMOS LCD控制驱动器，设计为驱动48行84列的图形显示。
所有必须的显示功能集成到一块芯片上，包括LCD电压偏臵电压发生器，只须很少外部元件且功耗小。
由于PCD8544用3.3V供电，所以和MSP430电平兼容，可以直接连接，不用考虑电平匹配问题。
3310液晶模块与MSP430单片机的接线如图所示:八．键盘电路使用现成的芯片可以节省CPU的开销，但增加了成本，而用软件实现具有较强的灵活性，也只需要很少的CPU开销，可以节省开发成本。
本文便使用软件实现键盘的扫描。
常见的键盘可分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。
独立按键式键盘应用在需要少量按键的情况，按键和单片机的I/O口线直接连接。
而行列扫描式键盘用在按键需求较多的情形下。
考虑到血压计面向大多数人群，需操作简单，所以采用独立按键式键盘。
独立式键盘电路如图所示：理论上当按键按下或弹起时，可以相应的产生低电平或高电平，但实际并非如此。
键盘按键一般都采用触点式按键开关。
当按键被按下或释放时，按键触点的弹性会产生抖动现象。
即当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通，当按键释放时，触点也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来，按键材料不同，抖动时间也各不相同。
按键抖动可能导致单片机将一次按键操作识别为多次操作，一般采用硬件电路或软件程序来消除。