毕业设计-电子血压计.doc

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毕业设计-电子血压计

目录

1引言………………………………………………………………………………………….1

2血压计总体概述…………………………………………………………………………….3

2.1血压计简介…………………………………………………………………………..3

2.1.1便携式血压计的简单介绍…………………………………………………..3

2.1.2便携式血压计功能简介……………………………………………………..3

2.1.3便携式血压计使用注意事项…………………………………………………3

2.2血压计装置设计方案………………………………………………………………..4

2.3血压计测量与工作原理……………………………………………………………..5

2.3.1血压测量的工作原理………………………………………………………..5

2.3.2血压计的工作原理…………………………………………………………..6

3硬件电路的设计…………………………………………………………………………..6

3.1MCS-51单片机的简介及其电路设计……………………………………………….6

3.1.1单片机的介绍………………………………………………………………….6

3.1.2单片机电路设计…………………………………………………………….11

3.2传感器简介以及外接电路的设计………………………………………………….13

3.2.1传感器介绍………………………………………………………………….13

3.2.2传感器与单片机连接的电路设计………………………………………….15

3.3模数转换器的设计………………………………………………………………….15

3.3.1A/D转换原理………………………………………………………………..15

3.3.2ADC0809与MCS—51单片机的连接………………………………………..16

3.4液晶显示模块电路设计…………………………………………………………….17

3.4.1数码管显示模块的设计…………………………………………………….17

3.4.2LED显示器与单片机的连接电路设计……………………………………..17

4系统流程图以及程序的设计……………………………………………………………..18

4.1单片机主程序流程图……………………………………………………………….18

4.2数据采集流程图…………………………………………………………………….18

4.3数据显示流程图…………………………………………………………………….19

4.4.电子血压计运作程序设计………………………………………………………..19

结论………………………………………………………………………………………….21

参考文献……………………………………………………………………………………..22

谢辞…………………………………………………………………………………………..23

基于单片机的电子血压计的设计

顾斌

（德州学院机电系，山东德州253023）

摘要：

随着现代社会的快速发展，人们的生活质量的提高，带来了不健康的饮食与生活规律，导致了越来越多疾病的出现。

其中，“高血压病”被称为人类第一无形杀手，可见它的可怕程度。

便携式家用血压计，非医护人员也可方便操作。

随着家庭医疗保健的流行，这种血压计的市场得以开发。

在过去，人们测量血压不得不去医院，而如今只要拥有这种血压计，在家里即可随时监测血压，做到早发现早治疗，降低了脑出血.心功能衰竭等猝发疾病的危害。

该血压计以NPC1210压力传感器测得血压值，再将血压数据通过ADC0809数模转换器转换成数字信号，传入89C51单片机，然后由单片机控制，经主程序处理数据之后，在LED液晶显示器上把数据显示出来。

关键词：

NPC1210压力传感器;89C51单片机;ADC0809数模转换器;LED液晶显示模块

1引言

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[1]。

据2012年全国普查显示，我国每三个家庭就会有一个高血压患者；尤其在老年人群中患病可达12%。

因此，研发便捷家庭使用型血压计具有重要意义。

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）舒张压为：

60-90mmHg（8.0-12.0kpa），正常血压的范围：

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；一侧为0~300mmHg,最小分度值为2mmHg；一侧为0~40kPa,最小分度值为0.5kPa；玻璃管上端盖以金属帽与大气相通，下端和汞槽相通,汞槽内有水银；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）电子血压计袖带内有一换能器，有自动采样单片机控制数字运算，自动放气程序。

数秒钟内可得到收缩压、舒张压、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[2]。

结构如图1：

图1血压计外观图

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；我们设计了一台操作便捷，测量精确，无需维护的智能型测量血压的装置，用来帮助人们急早的发现高血压迹象。

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；紧张、恐惧、兴奋及疼痛均可导致血压升高，舒张压一般无变化。

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小时内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。

2血压计总体概述

2.1血压计简介

2.1.1便携式血压计的简单介绍

该产品体积小，重量轻，可方便携带。

与传统血压计相比，无水银，避免了因水银泄露而造成环境污染的问题。

操作简单易行，适合家庭使用。

2.1.2便携式血压计功能简介

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。

2.1.3便携式血压计使用注意事项

1.患者取坐位或仰卧位，被测肢体应和心脏处于同一水平，上臂自然下垂，坐位时平第四肋软骨；卧位平腋中线，平整地将袖带置于上臂中部，距肘窝下缘2-3cm

2.需密切观察血压者应做到四定

定时间、定部位、定体位、定血压计，有助于测定血压的准确性和对照的可比性

3.为偏瘫、肢体外伤或手术的患者测血压应测健测肢体

4.排除影响血压的外界因素

袖带过宽、过窄；袖带缠得过紧、过松；肢体位置过高、过低等因素对血压值的影响

5.袖带宽度要合适，

袖带太窄，须加大力量才能阻断动脉血流，测得数值偏高;袖带太宽，大段血管受阻，测得数值偏低

6.肱动脉位置高于心脏水平，测得血压值偏低;低于心脏水平，测得血压值偏高

7.袖带过松，橡胶带呈气球状，有效测量面积变窄，使血压测量值偏高;袖带过紧，使血管在未注气时已受压，使血压测量值偏低

8.发现血压听不清或异常，应重复测量;应将袖带内气体驱尽，稍等片刻再复测，一般连续测2~3次，取其最低值

9.当舒张压的变音和消失音之间有差异时;应记录两个读数，即变音~消失音数值

如180/90~70mmHg

10.不要在浴后、吸烟、饮酒、喝咖啡后测血压[3]。

2.2血压计装置设计方案

2.2.1设计要求

该种血压计是将传感技术与单片机有机结合而成的，它的结构应该保证完成三项基本流程：

1、感应血流的压力，并能够将信号转变成压电信号；2、利用单片机技术判断高压与低圧；3、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，测量范围倒不需要很大。

能根据血压变动及时抓住高、低压，体积小，集成度高，抗干扰能力强，可靠性高，价格低，程序简单，运用灵活，易于实现产品化的单片机，使用具有显示清晰，亮度高.寿命长等优点的显示器，因此我们在此设计中采用了LED显示器。

2.2.2具体设计方案

本设计是基于89C51单片机的设计，具体装置方案如图2所示：

恒流电源

ADC0809

A/D模数转换

LED显示屏

89C51

单

片

机

NPC-1210压力传感器

电源

气袖

图2血压计各部件连接图

系统工作示意图：

图3系统工作图

接通电源后，我们可以通过键盘对血压计的参数进行设计。

参数设置后，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，分析出最大值和最小值，将最大、最小值按血压原理定为收缩压和舒张压，经由单片机将其送到LED显示器进行显示。

2.3血压计测量与工作原理

2.3.1血压测量的工作原理

血压的测量采用传统的示波法[4]。

当袖带压力振荡波的振幅达到最大时，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。

收缩压数值得确定：

通常采用最大的振幅法，气袖在放气过程中脉搏波振幅度包络线的上升阶段中，如果某一个脉搏波的幅度与Um之比时，对应的气袖压力便定义为收缩压。

计算公式为：

（1）

舒张压数值的确定：

与收缩压不同