基于单片机的电子血压计的设计定稿文档格式.docx

1、三、课题设计方案 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。四、计划进度安排 1.毕业设计（论文）准备阶段：2011.10.8-2011.10.24 与指导教师双选后，拟定设计（论文）题目：基于单片机的电子血压计

2、的设计 2011.10.24-2011.10.31 经过老师对题目进行可行性论证，讨论、审核最后确定设计（论文）题目为基于单片机的电子血压计的设计，王老师撰写课题说明书。2011.11.1-2011.11.3 王教师与毕业学生见面，下达工作任务。2.毕业设计（论文）的研究及设计（论文）撰写阶段： 2011.11.3-2011.12.20 确定设计（论文）题目及撰写开题报告：王老师与我对所选择的课题进行调研，完成毕业设计（论文）开题报告。2011.12.21-2012.3.30 查询相关资料、进行课题研究，在已完成研究的基础上，撰写毕业设计（论文），完成设计（论文）初稿。2012.4.1-201

3、2.4.15 系工作领导小组进行毕业设计（论文）中期检查，检查毕业生设计（论文）完成的进度与质量过程，并提交中期检查表。2012.4.16-2012.4.30 王老师审阅论文，提出修改意见。我根据指导教师的修改意见进行论文修改，并最终定稿。2012.5.4-2012.5.10将论文交于评阅教师进行评阅，我根据评阅教师意见，进一步修改设计（论文），准备答辩。3.毕业设计（论文）答辩阶段：2012.5.15-2012.5.28 毕业论文答辩，推荐优秀设计（论文）。4.毕业设计（论文）总结与归档阶段：2012.5.29-2012.6.10毕业设计（论文）收集、资料整理、上报和归档、总结。五、主要参考

4、文献1 王吉云.高血压患者救诊答疑.人民卫生出版社,2011.813 2 崔桂华,万兆强,金少华 .高血压的自我疗法 .中国中医药出版社 ,2003. 373 胡大一,钟南.高血压知识问答.科学出版社 ,2008. 22244 朱鼎良.血压和血压测量.人民军医出版社 ,2010. 12145 铁道部科研编 .电阻应变式压力传感器.人民铁道出版社 ,2006. 13156 王忠诚,孙唯真.电子电路及元器件入门教程.电子工业出版社,2010. 12147 周国祥.微机原理与接口技术.中国科学技术大学出版社,2010. 36388 陆志良.贴片数模转换器件集成电路速查手册.人民邮电出版社 2008.

5、469 许宝发.新编高级电工简明读本.上海科学技术出版社,2006. 8911210 胡长胜.单片机原理及应用.高等教育出版社,2005.232411 靳桅,邬芝权,李骐.基于51系列单片机的LED显示屏开发技术.北京航空航天大学出版社,2011.151912张新德,张云坤.图说液晶显示器原理与维修.机械工业出版社,2011. 171813范红刚,魏学海,任思璟.5单片机自学笔记.北京航空航天大学出版社,2010. 565714 纪宗南.集成A/D转换器应用技术和实用线路.中国电力出版社,2009. 333415 黄子强.工业研究生系列规划教材液晶显示原理. .机械工业出版社,2008.676

6、8指导教师意见及建议：签名：年 月 日教单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院（系）：机电工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 2012年4月3日 毕业论文（设计）题目：学生姓名顾斌201021703070指导教师王芳职 称讲师计划完成时间：2012年4月2日 毕业论文（设计）的进度计划：3.毕业设计（论文）的研究及设计（论文）撰写阶段：结我根据指导教师的修改意见进行论文修改，并最终定稿2012.5.29-2012.6.10毕业设计（论文）收集、资料整理、上报和归档、总完成情况：本次课题的设计得以让我更深一次的去了解单片机的实际运用。在单片机开课的

7、时候，对它仅仅是独立知识的学习，将其运用到实际中是有一定困难的。通过王芳老师的指导与图书馆资料的查询，让我对单片机有了更深一步的认识。指导教师评议： 签 名： 年 月 日备 注：基于单片机的电子血压计的设计 （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。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

8、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

9、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 （4.0-5.3kp

10、a）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0300mmHg,最小分度值为2mmHg；一侧为040kPa,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。

11、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

12、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。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

13、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.

14、 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23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

15、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1、感应血流的压力，并能够将信号转变成压电信号；3、在屏幕上显示测量结果。对于传感器的要求是：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：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

16、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

17、收缩压。计算公式为： （1）舒张压数值的确定：与收缩压不同的是在脉搏波振幅包络线的下降段中，如果一个脉搏波的幅度与之比时，对应的气袖压力便定义为舒张压。 （2）图4 血压交直流信号及收缩压和舒张压位置首先找到最大振幅值 Amax 处,往前找到幅值为0. 5Amax的瞬态位置处，此位置所对应的血压直流分量的值定为收缩压,往后找到幅值为0. 8Amax的瞬态位置处，此位置所对应的血压直流分量定为舒张压,将计算出的收缩压和舒张压的值经单片机的控制输出到LED液晶显示。2.3.2 血压计的工作原理当袖带充气时，袖带内部便会产生一定压力，数字压力传感器NPC-1210感应到该压力时，经过放大以及滤波电路

18、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NPC-1210压力传感器的要求的工作时序进行读写控制，读入信号后，对数字信号进行运算，然后经LED数码管液晶显示模块进行显示。3 硬件电路的设计3.1 MCS-51单片机的简介及其电路设计3.1.1单片机的介绍MCS-51系列单片机是Intel公司生产的产品。MCS-51系列具有8位处理能力的CPU。128byte内部数据读写存储器，32位双向输入/输出线，1个全双工的异步串行口，2个16位定时器/计数器，5个中断源2级中断优先级，时钟发生器，可寻址64KB程序存储器和64KB外部数据存储器等部分9。图5 M

19、CS-51系列单片机的总体结构OSCCPUROM中断控制1. 微处理器的组成及工作原理微处理器是单片机中实现运算和控制的部件，由运算器和控制器两部分组成。（一）运算器运算器主要实现对操作数的运算、逻辑运算和位运算。运算器通常由算术逻辑运算部件、累加器、暂存器、程序状态字、十进制调整电路和布尔处理器等组成。（1）算数逻辑运算部件（简称ALU），主要完成加、减、乘、除、加1（增量）、减1（减量）、十进制调整等算数运算，也能完成位置、复位、取反等位操作，还能完成与、或、非等逻辑运算，同时完成数据传送的操作。（2）累加器（简称ACC），用于存放算术逻辑运算部件需要运算的操作数，或者用于存放算数逻辑运算

20、部件运算操作的结果。（3）暂存器（简称TMP），用于暂存算数逻辑运算部件需要运算的操作数，使进入算数逻辑运算部件的两个操作数能够被同步地送到ALU的两个入口进行运算。（4）程序状态字（简称PSW），用于存储程序运行中的各种状态信息。程序状态字中每一位都可以用来代表某一种状态，由运算器的过程或结果对其进行设置和改变。P奇偶标志位（D0）-表示累加器中的运算结果中1的个数是奇数还是偶数，结果中1的个数为奇数时置1，否则为0.OV溢出标志位（D2）-表示运算结果是否溢出，即是否超出累加器可表示的带符号数范围（-128-+127）,有溢出时OV置1，否则置0.RS1.RS2工作寄存器区选择标志位（D4

21、.D3）-两位组合用于指定4个工作寄存区之一，00表示1区，01表示2区，10表示3区，11表示区。F0用户标志位（D5）-用于用户自定义的状态标志。AC辅助进位标志（D6）-进行8进位数加减运算时，若低4位向高4位有进位或借位时，该位置1，否则置0。CY进位标志（D7）-进位算数运算时，最高位有进位或借位，该位置1，否则置0。（5）十进制调整电路，用于对采用BCD码表示的操作数在进行了二进制运算后的结果进行调整，使其运算的结果仍然保持为BCD码的形式。（6）布尔处理器，用于实现位操作和逻辑运算。位操作和逻辑运算都是以位为单位进行运算的，通过布尔处理器可以进行二进制位的置位（置1）、复位（置0

22、）、取反、二进制数的与（逻辑乘）、或（逻辑加）、非（逻辑反）运算。2.控制器（1）程序计数器PC，用于存放下一条要读取的指令的程序存储地址。读取指令时，PC将其保存的地址输出到程序存储器，在选通信号的控制下，将指定地址单元的内容读出。同时对程序计数器PC自动加1，生成下一个程序存储器地址。（2）指令寄器IR，用于存放从程序存储器中读出并将该指令送到指令译码。（3）指令译码器ID，用于对指令寄存器中的指令进行译码，产生各种控制信号，控制单片机的各个部件正常工作。（4）数据指针DPTR，用于存放片外数据存储器地址或I/O端口地址。数据指针DPTR是16位的地址寄存器，用于指出片外数据存储器或I/O

23、端口的地址，并且用户可以直接访问，可以作为两个8位寄存器被访问，其中DPL是DPTR的低8位，DPH是DPTR的高8位。（5）堆栈指针SP，用于存放堆栈存储区的当前单元地址。能够在堆栈操作时自动进行加1和减1的操作，以改变栈顶单元的地址，保证进出栈操作的正常进行。栈是按后进先出的原则进行操作的存区，用于保存一些特殊的信息。堆栈存区设置在数据存储区，栈顶位置由堆栈指针SP中存放的8位地址指出。进栈时SP内容自动加1，出栈时SP内容自动减1.系统复位后，SP的值为07H。（6）时钟发生器、定时控制逻辑、复位电路，用于产生微处理器工作所需要的时序信号，并通过时序信号的同步，产生系统控制所需要的各类控

24、制信号，以保证系统有序地运行。3. 存储器（1）程序存储器 程序存储器的地址通过16位的程序计数器PC提供，寻址空间为64KB。在使用片外程序存储器时，程序计数器PC提供的地址经P0和P2两个8位端口送出，供片外程序存储器使用。 处理器通过EA 引脚输入的电平来确定使用片外程序存储器还是片内程序存储器。当EA 引脚输入的电平为高电平时，系统默认使用片内程序存储器，只有当使用的地址超出片内程序存储器地址范围时，才会转向片外程序存储器。而当EA 引脚输入的电平为低电平时，无论是否有片内程序存储器，系统都将只使用片外程序存储器。数据存储器（2）包括片内数据存储器和片外数据存储器，采用各自独立的编址方

25、式。 片外数据存储器的地址通过数据指针DPTR或寄存器R0、R1，以间接寻址的方式提供16位地址，经P0、P2端口送出，实现64KB的寻址空间。 片内数据存储器的存储空间为256B，采用8位地址编码，通过相应的指令直接访问。片内数据存储器可以分为工作寄存区、位寻址区、数据区、特殊功能寄存区等部分。4、输入输出控制（1）P0口 P0口是8位的三态I/O口，具有两种工作方式:一般输入/输出端口方式和地址/数据端口方式，在单片机无外部地址需求的情况下，P0口可作为一般输入/输出端口使用。通过控制信号为0使多路电子开关MUX接通内部锁存器，锁存器中的数据被输出到端口的引脚。输入时，端口引脚的数据直接被读入内部数据总线，为保证输入数据的可靠，内部锁存器必须置1.在这种工作方式下，端口的引脚必须外接510千欧的上拉电阻，以保证1的正常输出。（2）P1口 P1口是准双向I/O口，它的每一位都可以被定义为输入或输出。 输出时将数据写入锁存器，锁存器的内容被直接送出引脚。输入时，必须先将锁存器的值置1，使场效应管截止，引脚的数据直接被读入内部数据总线。P1端口的位结构如下图所示：（3）P2口 P2口是准双向I/O，具有两种功能。既可以作为一般的输入输出口使用，也可以作为外部存储器的地址输出端口使用。 P2口的位结构如下图所示：（4）P3口P