血压计控制器设计毕业设计.docx
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血压计控制器设计毕业设计
血压计控制器设计毕业设计
1绪论1
1.1电子血压计简介2
1.1.1电子血压计的介绍2
1.1.2电子血压计的功能介绍3
1.1.3电子血压计使用注意事项3
1.2血压计控制器设计方案3
1.2.1设计总体要求3
1.2.2具体设计方案3
1.3电子血压计工作原理6
1.3.1血压测量的工作原理6
1.3.2电子血压计的工作原理8
2电子血压计控制器硬件设计9
2.1单片机电路设计9
2.1.1HT45F3W单片机简介9
2.1.2HT45F3W的复位电路12
2.1.3HT45F3W的时钟电路13
2.2传感器简介以及电路设计14
2.2.1传感器简介14
2.2.2传感器电路设计15
2.4液晶显示部分简介及电路设计18
2.5其他电路设计19
2.5.1电源电路19
2.5.2电磁阀和充气PUMP控制电路19
2.5.3按键电路20
2.5PCB板的设计21
3软件系统流程以及程序的设计23
3.1软件开发环境简介23
3.2系统软件初始化设置23
3.2.1系统时钟初始化24
3.2.2电源管理部分24
3.2.3静态电流发生器及驱动传感器电路25
3.2.4ADC初始化25
3.2.5LCD驱动器设置26
3.3程序设计27
3.3.1按键处理模块28
3.3.2测量模块29
3.3.3信号处理模块30
3.3.4显示模块31
3.3.5其他处理模块32
4血压计控制器调试及测试33
4.1系统组装调试33
4.2操作及测试34
结论37
致谢38
参考文献:
39
附录A部分程序40
附录B原理图48
附录CPCB平面图49
附录D血压计控制器实物图50
1绪论
现如今人们的生活水平提高了，越来越观注自己的身体健康，血压是身体康的一项重要指标。
血压的高低可直接影响全身各组织器官的血液供给。
若血压过低，可造成组织器官供血不足。
相反，血压过高，增加心脏负担，久而久之，导致心衰，同时血管弹性下降，脆性增加，脑动脉破裂，出现脑出血。
在疾病排名册上，高血压的危害已居前几位。
对于老年人群，血压是一个重要的健康信号。
高血压是最常见的心血管疾病，也是最大的流行病之一。
高血压病不仅是危害人体健康的一种慢性病，而且它还是脑中风、冠心病、心肌梗死、心力衰竭、肾衰等疾病的祸首，因此被人们称为“无形杀手”。
高血压对人体的损害是全身性的，也是造成死亡的恶魔，直接威胁着人的生命，所以，对高血压这个无形杀手，不可掉以轻心。
预防高血压病，首先量测量准确的血压。
正常的收缩压为：
90-140mmHg（12.0-18.6kpa）舒压为：
60-90mmHg（8.0-12.0kpa），正常血压的围：
正常成人在安静状态时，动脉压为：
30-40mmHg（4.0-5.3kpa）。
我们常用血压计测量血压。
测量血压时，是以血压和大气压作为比较的，用血压高于大气压的数值表示血压的高度。
常用血压计有：
（1）汞柱式:
玻璃管面,标有双刻度；玻璃管上端盖以金属帽与大气相通，下端和汞槽相通,汞槽有水银；特点：
测得数值准确可靠，但较笨重不易携带，且玻璃管部分易破裂。
（2）表式：
又称弹簧式血压计。
外形似表,呈圆盘状，正面盘上标有刻度及读数，盘中央有一指针,以提示血压数值。
特点携带方便，但准确性不如汞柱式血压计。
（3）电子血压计：
袖带有一换能器，有自动采样单片机控制数字运算，自动放气程序。
数秒钟可得到收缩压、舒压、脉搏数值。
特点是操作方便，不用听诊器，省略放气系统，排除听觉不灵敏，噪音干扰等造成的误差，但准确性不如汞柱式血压计。
传统的血压计操作比较复杂，而且受环境的影响较大。
在使用时，需要用一个准确的汞柱血压计一同校核，专业性较强。
为了让每个血压计使用者更方便的使用与维护血压计；我们设计了一种操作便捷，测量精确，无需维护的自动测量血压的装置，用来帮助人们预防发现高血压迹象。
目前生活中使用的血压计大部分是水银式的。
水银血压计每次测量必须由医生戴上听诊器进行测量，测量过程复杂，只能是每个医生一次对一个人进行测量；而且对不同的医生，测量结果可能不同。
对同一个人来说，影响血圧因素也非常多，测得结果在某些情况就不能真实的反映被测对象的血压值。
血压随年龄的增加而增高，新生儿血压最低，小儿血压比成人低，中年以前女性血压略低于男性，中年以后差别较小；一般白天血压高于夜间，过度劳累或睡眠不佳时，血压稍增高；在寒冷环境中血压可升高，高温环境中血压可略下降；紧、恐惧、兴奋及疼痛均可导致血压升高，舒压一般无变化。
劳动、饮食、吸烟和饮酒也可影响血压值。
将脉动波的记录引入动态血压技术，提供24小时的每次血压测量结果，而且能再现每次测量过程中的波形。
在动态血压检测中干扰和伪差是不可避免的。
目前市场上的大部分动态血压记录仪，只记录每次测量的结果，医生面对的是一批真伪难辩的数字。
本课题研究设计动态血压记录仪，使每次测量结果完全透明，实时分析，使医生可以对照原始波形判断数据的真伪，有效查找出干扰和伪差引起的误检测，恢复真实血压，保证血压报告的有效性和可靠性。
1.1电子血压计简介
1.1.1电子血压计的介绍
电子血压计原理采用示波法，其原理上是准确的。
电子血压计的临床验证是以听诊法作为标准、使用统计学的方法来设计的。
但这并不意味着使用水银压力表的听诊法所测出的结果比电子血压计的测量结果准确。
当然，认为电子血压计的测量结果比使用水银压力表的听诊法所测出的结果更加准确也是错误的。
医院的医生所使用的水银柱式血压计，只是压力测量的工具。
认为水银柱式血压计是精确的血压计的观点是片面的，因为水银柱式血压计只是一个压力计而已，重点在于医生通过听诊器进行的听诊。
目前国际上发达国家普遍禁止使用水银柱式血压计，而采用精度更高的电子压力计。
如今电子血压计已经实现全自动智能测量，测量数据能通过网络自动传输至倍益知心健康管理平台，并将生成健康数据报告反馈给用户。
测量结果因采用更领先的技术，也比传统电子血压计更准确了一些。
对个体被测者来说，电子血压计和听诊法有差异是很正常的。
1.1.2电子血压计的功能介绍
本血压计控制器的测量方式为臂式压感应测量；压力测量围达到40~299毫米汞柱（5.33~39.9千帕）；脉搏测量围在30~180跳/分钟（±5%）静态压力精确度：
±3毫米汞柱（±0.4千帕）；能记忆多组测量的数据；时间、日期的显示。
测量过程一键开始，全程在一分钟左右完成。
1.1.3电子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。
1.2血压计控制器设计方案
1.2.1设计总体要求
该种血压控制器是将传感技术与单片机紧密结合而成的，它的结构应该能完成三个基本任务：
1、测量血管的压力，并能够将信号转变成电信号；2、利用单片机采集压力信号并计算出高压与低圧；3、能够在屏幕上显示测量结果。
对于传感器的要求是：
高性能低成本的，灵敏度要高。
而对于单片机的要求是血压变动能及时抓住高、低压，体积小，集成度高，抗干扰能力强，可靠性高，价格低，运用灵活，易于实现产品化的单片机。
显示器应该选用显示清晰，亮度高，寿命长，价格低的显示器。
1.2.2具体设计方案
（1）、整体设计方案论证选择
方案一:
采用基于AT89C51单片机的设计方案，配合外部A/D转换器，传感器，搭建外部放大电路，分离电路，以及滤波电路，低通滤波器，显示部分采用LCD12864进行显示。
方案二：
采用合泰公司最新的用于血压计开发的单片机，器部集成ADC，放大电路，滤波电路，外部搭建电路较少。
显示采用段式液晶。
（2）、对于单片机选用有两个方案
方案一：
采用AT89S52,片ROM全都采用Flash ROM。
能以3V的超低压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全兼容,具有89C51的功能，而且具有在线编程可擦除技术，当在对系统进行调试时，不需要拿下单片机进行编程,而直接进行程序调试。
方案二：
采用专用的血压计设计控制芯片，HT45F3W单片机，该单片机是Hltek公司在医疗量测领域正式推出高度整合，高性价比的血压计专用MCU。
HT45F3W整合了多个可程序调整放大倍率及偏压的专用运算放大器，部带有12-位模拟数字转换器，恒定电流产生器，同时具有ChargePump及Regulatr等功能，并搭配IAP（In-ApplicatinPrgramming）技术，对于程序更新及量测数据储存都可轻易完成。
非常适用于臂式血压计及腕式血压计以及各项居家医疗健康器材等产品。
（3）、显示电路选择
方案一：
采用数码管显示，数码管是由八个发光二极管组成，对于显示较少数据量时,功耗要求不高的情况下可以选用,显然作为血压计这种电池供电,数据显示的也较多的显示方式,是不合适的。
方案二：
采用LCD12864液晶显示，如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。
方案三：
采用定制的段式液晶显示。
由于HT45F3W单片机自带有LCD驱动,因此采用定制的段式液晶。
同时又可对显示容实现个性化设计，成本也较低，适合大批量生产。
综合考虑，采用合泰公司最新的用于血压计开发的单片机HT45F3W，由于部集成的放大电路，滤波电路，因此不需要大量的外部电路，提高了系统稳定性和准确性。
而外部电路只需传感器电路，显示电路及电源部分电路。
本设计是基于HT45F3W单片机设计的,具体装置方案如图1-1所示:
图1-1血压计各部件连接图
系统工作示意图:
图1-2系统工作示意图
系统启动后，系统进行简单初始化即进入睡眠状态,等待开始按键。
若按下开始按键,系统则对芯片部的ADC、PGA、滤波器、液晶驱动等模块初始化，参数设置后，系统利用PWM波控制气泵同时系统将会启动A/D转换，转换结束后将进行数据处理阶段，若未转换完毕将进行程序循环继续转换。
数据处理阶段将会对转换的数据进行采样，分析数据，按血压原理定为收缩压和舒压，经由单片机将其送到LCD液晶面板进行显示。
1.3电子血压计工作原理
1.3.1血压测量的工作原理
由于心搏动力学作用，在袖带里所发生的压力变化将能够准确的反映出心搏压力的波动，即脉搏波，因此随着袖带里压力的变化,脉搏波将呈现以下的变化趋势如图1-3所示:
1．当袖带压力远高于收缩压时，脉搏波消失；
2.随着袖带压力的下降，脉搏波开始出现，并呈现逐渐增大的趋势；
3.当袖带压力从高于收缩压降到收缩压以下时，脉搏波会突然增大；
4.当袖带压力降到平均压时，脉搏波的幅度达到最大值；
5.当袖带压力继续下降，袖带与胳膊的压力紧密程度下降时，脉搏波的幅度也开始减小；
6.当袖带压力从舒压降到低于舒压时，脉搏波的幅度会突然减小；
7.当袖带压力低于一定的数值时，脉搏波消失。
图1-3示波法血压测量原理
示波法血压测量就是根据脉搏波振幅与袖带压力之间的关系来计算血压的，其计算方式如下：
当脉搏波的幅度最大时（过程D），此时袖带里的压力对应的为平均压；用一个比例参数a（0
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