便携式数字血压计中英文对照外文翻译文献.docx

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便携式数字血压计中英文对照外文翻译文献

中英文资料对照外文翻译

便携式数字血压计

产品简介

我们的最后一个项目是设计和建立一个便携式血压监测装置，可以通过一个充气袖口测量一个人的血压和心率。

该装置包括三个主要部分：

外部硬件（如袖口，电机，阀门，和液晶显示器）、模拟电路与单片机。

模拟电路转换的袖带内的压力值形成可读和可使用的模拟波形。

单片机对样本波形并进行模数转换，可以做进一步计算。

此外，单片机用按钮控制操作设备、液晶显示。

因为我们有这个词'便携式'的称号，用一个包就可以装下，允许用户把它带到任何地方，无论何时何地进行测量。

不可否认的是，现在人们更多地关注健康状况。

其中最广泛使用的测试健康状况的方法是衡量一个人的血压和心率。

为了人们的健康，我们决定为解决这一问题而设计一个在现实生活中有益的和可用的设备。

高层次的设计

1）血压测量

通常当医生测量病人的血压时给袖口充气，并使用听诊器听血液在病人的手臂动脉的声音。

开始时，空气被输送到收缩压值以上。

在这一点上，医生什么也听不到，随着压力渐渐地被释放，在某一点上，医生会开始听到心脏跳动的声音，这一点对应的是收缩压的值。

压力进一步降低后，医生将继续听到的声音（与之前声音不同）。

并在某一点，声音将开始消失，这一点对应舒张压的值。

我们使用的这种测量方法叫“示波法”。

空气将被冲入袖口20毫米汞柱左右，高于平均收缩压（平均约120毫米汞柱）。

之后，空气会慢慢从袖口放出，导致在袖口的压力慢慢减小，我们将测量在手臂袖口气压的微小振荡，收缩压是压力脉动开始出现时，我们将使用单片机检测该点，然后记录该压力值。

然后在袖口的压力将进一步减少。

舒张压将采取点振荡开始消失时的点

3）硬件框图

上面的图显示了我们的设备是如何运作的。

用户将使用按钮来控制操作整个系统。

单片机的主要成分是控制所有操作，如电机和阀门控制，A/D转换和计算，直到测量完成。

然后是通过液晶屏输出结果供用户观察。

4）模拟电路

模拟电路用于放大压力传感器的输出信号的直流和交流成分，我们可以使用单片机来处理信号，并获得有用的信息。

压力传感器的生产应用的差分输入压力和输出电压成正比。

输出电压压力传感器，范围从0到40毫伏。

但我们的应用希望泵手臂袖口只有160毫米汞柱（约21.33千帕），这相当于约18mV的输出电压。

因此，我们选择放大电压，直流放大器的直流输出电压输出范围从0至4V。

因此，我们需要的增益约为200。

然后直流放大器的信号将传递到带通滤波器，直流放大器放大直流和交流信号的组成部分（它只是一个普通的放大器）。

过滤器的设计有较大的增益在1-4赫兹左右，使通带任何信号衰减，是带通滤波器的交流分量最重要的因素，以确定何时捕获的收缩压/舒张压时以确定心脏使用率。

最后一个阶段是交流耦合阶段，我们使用两个相同的电阻提供直流约2.5伏特的偏置电压。

使用47uF的电容耦合只有交流信号的组成部分，使我们能够独立的提供直流偏置电压。

硬件设计

1）压力传感器

我们使用来自摩托罗拉MPX2050压力传感器接受手臂袖口压力。

压力传感器应用的差分输入压力和输出电压成正比。

我们连接管输入袖口和我们离开打开另一个输入，通过这种方式，将是成正比的输出电压区别在袖口的压力和在房间里的空气压力。

传输特性如图

图1：

输出电压和差分输入压力

2）直流放大器

由于压力传感器的输出电压是非常小的，我们必须作进一步的信号放大处理。

我们使用ADI公司的仪表放大器AD620。

电阻RG是用来确定放大器的增益。

因为我们需要大约200的增益，我们选择电阻RG是240欧姆。

这将使我们根据公式

的增益。

然而，我们已经测量从成品电路，测得的增益是213。

放大器的电路图如图2所示。

图2：

直流放大器的电路图

3）带通滤波器

作为一个活跃的两个带通滤波器级联设计的带通滤波器阶段。

之所以使用两个带通阶段将提供一个比仅使用单级更大的增益和频率响应的滤波器将具有清晰的切断。

这种方法将提高输出噪声比。

“两个滤波器的原理图如图3所示。

图3：

带通滤波器阶段

第一个带通滤波器：

低频截止

高频率截止

第一个过滤器的中频增益

第二带通滤波器：

低频截止

高频率截止

第一个过滤器的中频增益

因此，对带通滤波器阶段，总增益为399.6。

结合这一增益与增益从直流放大器，总交流电路增益为

，选择高和低截止频率足够好给我们非常干净的交流波形。

4）交流耦合级

交流耦合阶段是用来提供直流偏置水平。

我们要的直流电平波形定位大约一半，这是2.5伏交流耦合阶段示意图如图4所示。

鉴于这种偏执电流，这是我们更容易使用单片机上模数转换器的微控制器处理交流信号。

图4：

交流耦合级直流偏压

这个阶段的交流输出将通过在Mega32单片机的模拟-数字转换器。

实验室的示波器上的图像如图5所示。

我们可以看到波形非常漂亮和干净。

图5：

交流波形

附录5英文原文

PortableDigitalBloodPressureMonitor

Introduction

Ourfinalprojectistodesignandbuildaportablebloodpressuremonitordevicethatcanmeasureauser'sbloodpressuresandheartratethroughaninflatablehandcuff.Thedeviceisconsistedofthreemainparts:

externalhardwares（suchascuff,motor,valve,andlcd）,analogcircuit,andmicrocontroller.Theanalogcircuitconvertsthepressurevalueinsidethecuffintoreadableandusableanalogwaveforms.TheMCUsamplesthewaveformsandperformsA/Dconventionsothatfurthercalculationscanbemade.Inaddition,theMCUalsocontrolstheoperationofthedevicessuchasthebuttonandlcddisplay.Sincewehavetheword'portable'inourtitle,forsureallofthecomponentsareputtogetherinonepackagewhichallowsausertotakeitanywhereandperformameasurementwheneverandwhereverhe/shewants.

Itisundeniablethatnowadayspeoplearemoreawareofthehealthconditions.Oneofthemostwidelyusedmethodstotestthehealthconditionsofanindividualistomeasurehis/herbloodpressuresandheartrate.We,asonesofthosewhoareconcernedabouttheirhealth,decidedtoworkonthissubjectmatterbecausewewouldliketobuildsomethingthatisusefulanduseableinreallife.

HighLevelDesign

1）Howbloodpressuresaremeasured

Usuallywhenthedoctormeasuresthepatient'sbloodpressure,hewillpumptheairintothecuffandusethestethoscopetolistentothesoundsofthebloodinthearteryofthepatient'sarm.Atthestart,theairispumpedtobeabovethesystolicvalue.Atthispoint,thedoctorwillhearnothingthroughthestethoscope.Afterthepressureisreleasedgradually,atsomepoint,thedoctorwillbegintohearthesoundoftheheartbeats.Atthispoint,thepressureinthecuffcorrespondstothesystolicpressure.Afterthepressuredecreasesfurther,thedoctorwillcontinuehearingthesound（withdifferentcharacteristics）.Andatsomepoint,thesoundswillbegintodisappear.Atthispoint,thepressureinthecuffcorrespondstothediastolicpressure.

Toperformameasurement,weuseamethodcalled“oscillometric”.Theairwillbepumpedintothecufftobearound20mmHgaboveaveragesystolicpressure（about120mmHgforanaverage）.Afterthattheairwillbeslowlyreleasedfromthecuffcausingthepressureinthecufftodecrease.Asthecuffisslowlydeflated,wewillbemeasuringthetinyoscillationintheairpressureofthearmcuff.Thesystolicpressurewillbethepressureatwhichthepulsationstartstooccur.WewillusetheMCUtodetectthepointatwhichthisoscillationhappensandthenrecordthepressureinthecuff.Thenthepressureinthecuffwilldecreasefurther.Thediastolicpressurewillbetakenatthepointinwhichtheoscillationstartstodisappear.

3）Hardwarediagram

Thediagramaboveshowshowourdeviceisoperated.Theuserwillusebuttonstocontroltheoperationsofthewholesystem.TheMCUisthemaincomponentthatcontrolsalltheoperationssuchasmotorandvalvecontrol,A/Dconversion,andcalculation,untilthemeasurementiscompleted.TheresultsthenareoutputthroughandLCDscreenfortheusertosee.

4）AnalogCircuit

TheanalogcircuitisusedtoamplifyboththeDCandACcomponentsoftheoutputsignalofpressuretransducersothatwecanusetheMCUtoprocessthesignalandobtainusefulinformationaboutthehealthoftheuser.Thepressuretransducerproducestheoutputvoltageproportionaltotheapplieddifferentialinputpressure.Theoutputvoltageofthepressuretransducerrangesfrom0to40mV.Butforourapplication,wewanttopumpthearmcufftoonly160mmHg（Approximately21.33kPa）.Thiscorrespondstotheoutputvoltageofapproximately18mV.Thus,wechoosetoamplifythevoltagesothattheDCoutputvoltageofDCamplifierhasanoutputrangefrom0to4V.Thus,weneedagainofapproximately200.ThenthesignalfromtheDCamplifierwillbepassedontotheband-passfilter.TheDCamplifieramplifiesbothDCandACcomponentofthesignal（it'sjustaregularamplifier）.Thefilterisdesignedtohavelargegainataround1-4Hzandtoattenuateanysignalthatisoutofthepassband.TheACcomponentfromtheband-passfilteristhemostimportantfactortodeterminewhentocapturethesystolic/diastolicpressuresandwhentodeterminetheheartrateoftheuser.ThefinalstageistheACcouplingstage.WeusetwoidenticalresistorstoprovideaDCbiaslevelatapproximately2.5volts.The47uFcapacitorisusedtocouplingonlyACcomponentofthesignalsothatwecanprovidetheDCbiaslevelindependently.

HardwareDesign

1）PressureTransducer

WeusetheMPX2050pressuretransducerfromMotorolatosensethepressurefromthearmcuff.Thepressuretransducerproducestheoutputvoltageproportionaltotheapplieddifferentialinputpressure.Weconnectthetubefromthecufftooneoftheinputsandweleaveanotherinputopen.Bythisway,theoutputvoltagewillbeproportionaltothedifferencebetweenthepressureinthecuffandtheairpressureintheroom.Thetransfercharacteristicisshowninfigure1.

Figure1:

Outputvoltagevs.Differentialinputpressure

2）DCAmplifier

Sincetheoutputvoltageofthepressuretransducerisverysmall,wehavetoamplifythesignalforfurtherprocessing.WeusetheinstrumentationamplifierAD620fromAnalogDevices.TheresistorRGisusedtodeterminethegainoftheamplifieraccordingtotheequationRg=49.4kΩ/（G-1）.Sinceweneedthegainofapproximately200,wechoosetheresistorRGtobe240ohms.Thiswillgiveusthegainof206accordingtotheequation.However,wehavemeasuredthegainfromthefinishedcircuit,andthemeasuredgainis213.Theschematicoftheamplifierisshowninfigure2.

Figure2:

SchematicofDCamplifier

3）Band-passFilter

Theband-passfilterstageisdesignedasacascadeofthetwoactiveband-passfilters.Thereasonforusingtwostagesisthattheoverallband-passstagewouldprovidealargegainandthefrequencyresponseofthefilterwillhavesharpercutoffthanusingonlysinglestage.Thismethodwillimprovethesignaltonoiseratiooftheoutput.Theschematicsforbothfiltersareshowninfigure3.

Figure3:

BandpassesFilterStage

FirstBand-passfilter:

Thelowerfrequencycutoffis

Thehigherfrequencycutoffis

Themid-bandgainofthefirstfilteris

SecondBand-passfilter:

Thelowerfrequencycutoffis

Thehigherfrequencycutoffis

Themid-bandgainofthefirstfilteris

Thusfortheband-passfilterstage,theoverallgainis399.6.CombiningthisgainwiththegainfromtheDCamplifier,thetotalACgainforthecircuitis

.Thechoiceofhighandlowcut-offfrequencyisgoodenoughtogiveusverycleanACwaveform.

4）ACcouplingstage

TheaccouplingstageisusedtoprovidetheDCbiaslevel.WewanttheDClevelofthewaveformtolocateatapproximatelyhalfVdd,whichis2.5V.TheschematicforACcouplingstageisshowninfigure4.Giventhisbiaslevel,itiseasierforustoprocesstheACsignalusingtheon-chipADCinthemicrocontroller.

Figure4:

ACcouplingstageforDCbiaslevel

TheACoutputfromthisstagewillbepassedontotheanalog-to-digitalconverterintheMega32microcontroller.Theimagefromthelaboratorybenchisshowninfigure5.Wecanseethatitisveryniceandclean.

Figure5:

ACWaveform