便携式血压计的设计
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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10～20分钟，深呼吸2～3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Ui与Um Um之比Kd
时，就认为此时对应的气袖压力为收缩压。
Um Ks Ui P Ps *==| （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Ui 与Um 之比Kd ≤时，就认为此时对应的气袖压力为舒张压。
Um Kd Ui P Pd *==| （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
Vd供电
c
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：
①多路分配器；②模/数转换器；③微控控制；④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Vs
脚引入正5负电压，Vout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 P1.0
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0030H
START: LCALL ASDX 001 ；调用读数据子程序ASDX001
LCALL LCD1602 ；调用LCD显示子程序LCD1602
SJMP START
RD18B20:LCALL INIT
LCALL GETWD
REET
INIT: CLR EA ；关闭总中断
INI10: SETB DAT ；主机释放总线，P1.0改为输入
MOV R2,＃200
INI11: CLR DAT
DJNZ R2,INI11 ；主机发复位脉冲持续
3μs×200=600μs
SETB DAT ；主机释放总线，口线P1.0改为输入
MOV R2,＃30
IN12: DJNZ R2,INI12 ；ASDX 001等待2μs×30=60μs CLR C
ORL 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,＃80
INI13: ORL C,DAT
JC 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
3μs×80=240μs
SJMP INI10 ；初始化失败，重来
INI14: MOV R2,＃240
IN15: DJNZ R2,INI15 ；ASDX 001应答最少2μs×240=480μs RET
WRITE: CLR EA
MOV R3,＃8 ；循环8次，写一个字节
WR11: SETB DAT
MOV R4,＃8
RRC A ；写入位从A中移到CY
CLR DAT
WR12: DJNZ R4,WR12 ；等待16μs
MOV DAT, C ；命令字按位依次送给ASDX 001
MOV R4,＃20
WR13: DJNZ R4,WR13 ；保证写过程持续60μs
DJNZ R3,WR11 ；未送完一个字节继续
SETB DAT
RET ；
READ: CLR EA
MOVR6,＃8 ；循环8次，读一个字节
RD11: CLR DAT
MOV R4,＃4
NOP ；低电平持续2μs
SETB DAT ；口线设为输入
RD12: DJNZ R4,RD12 ；等待8μs
MOV C,DAT ；主机按位依次读入ASDX 001的数据
RRC A ；读取的数据移入A
MOV R5,＃30
RD13: DJNZ R5,RD13 ；保证读过程持续60μs
DJNZ R6,RD11 ；读完一个字节的数据，存入A中
SETB DAT
RET。