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        家用智能血壓測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

        2017-03-13 05:37:46貴州省經(jīng)濟(jì)學(xué)校唐曉艷
        電子世界 2017年4期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量?jī)x調(diào)試單片機(jī)

        貴州省經(jīng)濟(jì)學(xué)校 唐曉艷

        家用智能血壓測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

        貴州省經(jīng)濟(jì)學(xué)校 唐曉艷

        隨著國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)水平的提高,醫(yī)學(xué)知識(shí)的普及和民眾對(duì)自身保健意識(shí)的增強(qiáng),便越來(lái)越看重自己的身體健康,血壓是身體健康的一項(xiàng)重要指標(biāo),所以,血壓測(cè)量?jī)x走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù),成為普通家庭的保健器材。本文設(shè)計(jì)的智能血壓測(cè)量?jī)x屬于民用類(lèi)型的血壓計(jì),體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)精確,適合家庭使用。

        壓力傳感器;液晶顯示器;單片機(jī)

        引言

        隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展,使醫(yī)療產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)智能化、簡(jiǎn)單方便化,受益頗多,本設(shè)計(jì)的測(cè)量值以數(shù)字形式呈現(xiàn)在液晶屏幕上,操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)直觀,作為一個(gè)常用的家庭醫(yī)療設(shè)備,必定有廣闊的市場(chǎng)前景。智能血壓測(cè)量?jī)x利用壓力傳感器測(cè)量人體血壓值,并將感應(yīng)到的人體血壓的壓力信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制系統(tǒng),通過(guò)單片機(jī)控制系統(tǒng)將壓力傳感器的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)顯示在液晶顯示器上,完成測(cè)量任務(wù)。

        1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理

        系統(tǒng)由主控電路、顯示電路、按鍵電路、電源及開(kāi)關(guān)電路、壓力傳感器電路組成,具體方案如圖1所示,設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)測(cè)量和顯示血壓值、自動(dòng)完成信號(hào)轉(zhuǎn)換等功能。

        工作原理:血管里活動(dòng)的血液產(chǎn)生的壓力作用到血管壁上稱(chēng)為血壓,通常分為收縮壓和舒張壓,電路連接電源后,根據(jù)氣袖中的壓力判定血壓值,當(dāng)袖帶的壓力足夠強(qiáng)時(shí)傳感器便能夠快速感應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào),處理后的電信號(hào)送入單片機(jī)1引腳,并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,單片機(jī)在程序的控制下將測(cè)量的血壓值送給0.96Oled顯示電路進(jìn)行顯示。

        圖1 數(shù)字式血壓計(jì)方案圖

        2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

        智能血壓測(cè)量?jī)x的主控電路、按鍵電路、顯示電路、壓力傳感器電路是本設(shè)計(jì)的核心部分,電路的硬件工作過(guò)程圖如圖2所示。

        若設(shè)計(jì)中有需要修改的參數(shù),輸入數(shù)據(jù)后,主控電路自動(dòng)進(jìn)行初始化相關(guān)工作,開(kāi)啟A/D轉(zhuǎn)換,并將轉(zhuǎn)換值送到主控電路進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,最終可讀出最大值(收縮壓)和最小值(舒張壓)兩個(gè)血壓值。

        2.1 主控電路

        主控電路采用的STC12C5A60S2單片機(jī),是宏晶公司研發(fā)的小型計(jì)算機(jī),擁有高速、低功耗、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn),它的這些特點(diǎn)是傳統(tǒng)8051不具有的,還能夠很好的兼容傳統(tǒng)單片機(jī)的指令代碼,在處理速度上也快了8-12倍。

        圖2 硬件流程圖

        圖3 主程序流程圖

        圖4 子程序流程圖

        2.2 按鍵電路

        按鍵電路主要由K1、K2兩個(gè)按鍵組成,K1的作用是啟動(dòng)和暫停按鈕,K2的作用是設(shè)置顯示屏上的顯示時(shí)間。

        2.3 顯示電路

        0.96 寸的oled顯示器是利用有機(jī)電致發(fā)光二極管制成的顯示屏,不需背光源、對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異之特性。供電方式有3.3V和5V兩種電壓,兩種電源可以很好兼容,擁有兩種兼容的通信方式分別為四線SPL和IIC,兩種通信模塊之間的切換可以通過(guò)零歐電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。

        2.4 壓力傳感器電路

        壓力傳感器電路的主要作用是將采集到的信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上,然后由單片機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算,以數(shù)字的形式顯示在顯示器上。設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于家庭,壓力傳感器必須滿(mǎn)足高性能、低成本、高靈敏度等要求,采用XGZP6847 型傳感器,尺寸小、易安裝,作為敏感元件并集成了數(shù)字調(diào)理芯片,PCB 板的 2 面分別安裝有 SOP 封裝的壓力傳感器與信號(hào)處理電路芯片,對(duì)傳感器的偏移、靈敏度、溫漂和非線性進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償,以供電電壓為參考,產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償后的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。

        3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

        3.1 軟件設(shè)計(jì)思路

        軟件設(shè)計(jì)和硬件電路相輔相成,整個(gè)設(shè)計(jì)軟件部分和硬件部分缺一不可,軟件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)硬件電路完成整個(gè)工作過(guò)程。軟件設(shè)計(jì)分為主程序的設(shè)計(jì)和子程序的設(shè)計(jì)。

        3.2 主程序設(shè)計(jì)思路

        第一步:硬件接通電源后初始化。第二步:短時(shí)間內(nèi)判斷設(shè)置時(shí)間按鍵是否被按下,如果有則調(diào)用設(shè)置時(shí)間子程序,如果沒(méi)有則執(zhí)行第三步。第三步:?jiǎn)?dòng)設(shè)備,并判斷開(kāi)始測(cè)試按鍵是否按下,若按下則進(jìn)行測(cè)試,否則執(zhí)行結(jié)束命令。第四步:判斷是否在進(jìn)行測(cè)試,若在測(cè)試則等待測(cè)試完成并顯示結(jié)果,若沒(méi)有執(zhí)行結(jié)束命令。其流程圖如圖3所示。

        3.3 子程序設(shè)計(jì)思路

        子程序的設(shè)計(jì)主要作用是判斷設(shè)置按鈕和開(kāi)始按鈕是否有按下,若有則執(zhí)行電路顯示和設(shè)計(jì)時(shí)間等命令。流程圖如圖4所示。

        4 系統(tǒng)調(diào)試

        本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序,開(kāi)發(fā)工具選擇Keil軟件,該軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具,全Win-Windows界面,通過(guò)Proteus軟件畫(huà)出硬件電路原理圖進(jìn)行仿真,最后調(diào)試作品顯示數(shù)據(jù)完成設(shè)計(jì)。

        4.1 keil軟件調(diào)試

        Keil軟件是基于c語(yǔ)言和匯編的編程軟件,其主要用于程序編寫(xiě)和程序調(diào)試,在軟件調(diào)試階段其主要用于檢測(cè)編寫(xiě)好的程序是否還有錯(cuò)誤或不足之處,以便做出修改和彌補(bǔ)設(shè)計(jì)的不足,讓程序的準(zhǔn)確性更高。

        4.2 STC-ISP

        ISP程序下載軟件,用于將keil編寫(xiě)好的程序,下載到單片機(jī)上,從而達(dá)到硬件功能的實(shí)現(xiàn)。該軟件的出現(xiàn)省去了串口下載的繁瑣步驟,操作方面也比較簡(jiǎn)單。以前的串口連接方式是每一個(gè)獨(dú)立連接。出錯(cuò)的可能性較大,而這個(gè)直接就連接一個(gè)USB接口。

        4.3 Proteus仿真電路調(diào)試

        Proteus軟件是基于硬件電路的仿真軟件,從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真,真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        文章給出了詳細(xì)的功能特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原理、仿真調(diào)試。測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)各模塊運(yùn)行正常,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),本系統(tǒng)具有體積小、功耗低、性?xún)r(jià)比高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn),有一定的實(shí)用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景。

        [1]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社.1996:11-26.

        [2]李增國(guó).傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2009:65-67.

        [3]秦龍.MSP430單片機(jī)常用模塊與綜合系統(tǒng)實(shí)例精講[M].北京:電子工業(yè)出版社.2007:101-109.

        唐曉艷(1985-),女,貴州貴陽(yáng)人,大學(xué)本科,講師,貴州省經(jīng)濟(jì)學(xué)校教師,主要研究方向:電子技術(shù)應(yīng)用教學(xué)與研究工作。

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