基于硅压式传感器MPX53GC和单片机的便携式电子血压计电路设计
1 引言
测量血压的传统仪器是机械式水银血压计，电子血压计近几年才在市场上出现。电子血压计与传统血压计相比，虽然操作简单、使用方便，但准确性、稳定性往往不太理想。本设计力求准确、稳定，以适用于老年人或病人随时监测自己血压情况及临床医学检测。
在研究国内外已有产品或设计构思的基础上，使用先进的信号处理技术与智能控制技术，尽量消除脉搏提取处理中的噪声干扰与非线性失真，提高血压测量的准确性与稳定性，并提高了测量的自动化和智能化。
2 系统的硬件设计
本设计采用motorola公司的mpx53gc硅压式传感器和ti公司msp430f149单片机为主要器件， 构成电子血压计，系统构成如图1。系统由mcu、 传感器、lcd液晶显示器、操作面板、充放气控制 电路、气泵和气阀、蜂鸣器、存贮器、电源等部分 构成。
2.1 微处理器的选择
单片机是整个系统的大脑，它不仅要对系统进 行监控、对数据进行运算处理，而月。要通过对测量 结果的判定调整硬件的参数;使系统能够自动调节 在最佳的工作状态，具有一定的智能性。根据系统 的设计要求，选用ti公司的msp430f1 49单片机 。
msp430内嵌adc12，它是12位的a/d模数转 换器，具有高速、通用的特点。adc12可对8个外 部模拟信号之一或4个内部电压之一作转换。 adc12具有通用的采样/保持电路，给用户提供了 采样时序的各种选择。msp430f149单片机则能很 好满足系统设计的要求。
2.2 传感器电路设计
mpx53gc是motorola x型传感器，该类传感器价格低廉、线性优良、噪声小、响应迅速，并且在 恒流源供电的情况下具有温度白补偿挣陛。传感器电路的组成如图2所示，压力传感器的输出信号先 经过滤波电路，然后进行放大，同时单片机 msp430f149将产生1：10脉宽控制锯齿波发生器， 产生锯齿波与经过处理的压力信号相比较，将电平 信号转换为脉宽信号。单片机msp430f149测量脉宽，然后经过相应的运算处理转换为收缩压（sp）、舒张压（dp）、平均压（mp） 。
2.3 滤波电路设计
在血压测量过程中，由于传感器mpx53gc输 出的信号极其微弱，而且混有高频噪声，如果电路 设计不合理，微弱的信号就会被噪声淹没。因此在 每一级放大电路中，都应有相应的噪声滤除或抑制 电路 ，此外要尽量的消除分布电容与分布电感的 耦合，在必要处进行屏蔽。如图3所示，采用有源低通滤波器，有效地削弱高频噪声，并适当放大信 号。其频率函数可表示为：
2.4 充放气控制电路设计
充放气电路也是影响测量准确度的一个重要因素。因此，怎样控制充气阀和放气阀，才能得到最好的测量结果是关键。在测量过程中，我们采用 单片机msp430f149控制充放气速率，根据压力大小进行控制充气阀和放气阀的动作，这样不但能够 准确控制充放气的速率，而且能很好的监测整个系 统的运行情况，此外，还可以避免一些意外的人体伤害。
其控制过程见图4充气电路如图5所示。在充气过程中。可以稍 微快点充气，并估计收缩压和舒张压，以便计算放 气速率。当达到最大值后停止充气，开始慢慢的均 速放气。放气过程中，采用pwm脉宽调制进行控 制，并时刻察觉血压袖套cuff的压力情况，保持 匀速放气。最后当压力小于20mmhg时，立即把放 气阀全部打开。
2.5 lcd液晶显示模块设计
本系统采用lcd驱动器ht1621，它为128（32 ×4）段lcd驱动器，可驱动多个lcd液晶屏。它 与单片机接口如图6所示，接口只须四根线。 线 用以初始化串行接口电路并终止msp430f149与 ht1621的通信。数据的渎/写及命令的写入通过数 据线传输。rd读信号，ram 内的数据在rd信号 的下降沿送至数据线上，使msp430f 149在而信 号的上升沿及下一个下降沿之间读入正确的数据。
一wr为写信号，数据线上的数据、地址及命令可在 一wr信号上升沿写入ht1621。irq为可选择控制。
2.6电源模块设计
本系统电源采用两节1.by 的电池供电，经过 xc6382芯片升压至3.5v直接为系统提供电源。
3 软件设计
软件部分是整个系统有效工作的核心，系统只 有在软件和硬件有机结合，才能正常工作。
3.1 采集与控制程序模块
它完成采集资料（压力传感器信号，按键信号 等），控制充放气等功能。其程序流程如图7所示。
3.2 数据处理和显示模块
数据处理和显示模块完成对压力传感器数据 进行数字滤波，计算出收缩压、舒张压、平均压及 脉搏，然后把相应数据储存到eeprom（24c256）并 显示到液晶屏（ht1621）。程序流程图如图8所示。
4 系统标定
测量系统需要标定，电子血压计也不例外。在 软件系统中专门有一个压力标定程序，该程序的作 用是帮助调试者进行调试。调试过程如下：给系统 零压力（即：让传感器与大气连通），经过一段时 间稳定后，系统自动记录零点的脉宽;然后提示调 试者，给系统300mmhg的压力，此时调试者应将 显示的数值调整到16268±100以内，系统即标定完毕。
5 结论
通过一系列的分析、研究和改进，系统的设计较好的达到我们测试的要求。在测量的过程中，被 测者应做到保持不动，否则可能因为被测者的动作 形成一个假脉冲信号，同时可能改变cp信号。为 了进一步提高准确性和可靠性，传感器线性、pcb 板布线、气泵和气阀选择等等都需要进一步研究改进。
焊锡膏在smt晶片生产加工中的应用
怎样对自动气象站的传感器进行维护保养？
新爱沙尼亚许可证将允许Ibinex为加密货币交易提供各种交易服务
无线电力技术发展现状如何?
光敏三极管工作原理 光敏二极管原理
基于硅压式传感器MPX53GC和单片机的便携式电子血压计电路设计
Centos linux系统中杀死进程如何实现
基于TMS320F2812和IPM实现感应电机矢量控制系统的控制
珠海电子行业实行MES系统该如何规划
2020有关物联网未来的10个预测
索尼发布工业SWIR图像传感器，可覆盖广泛波长范围
称重传感器的接线原理以及常见的接线问题
IEO的发展现状及优缺点介绍
智能差压变送器的安装方法
基于ARM9的物流终端定位功能的实现
【广州华锐互动】智能工厂虚拟仿真软件加速工厂数字化转型
我国通信行业“十一五”预计完成投资1.4万亿
一种在纳米光子芯片上制造高性能超快激光器的新方法
一文看懂XE1209收发器的特点及电路图
如何避免铝件零件加工变形
测量血压的传统仪器是机械式水银血压计，电子血压计近几年才在市场上出现。电子血压计与传统血压计相比，虽然操作简单、使用方便，但准确性、稳定性往往不太理想。本设计力求准确、稳定，以适用于老年人或病人随时监测自己血压情况及临床医学检测。
在研究国内外已有产品或设计构思的基础上，使用先进的信号处理技术与智能控制技术，尽量消除脉搏提取处理中的噪声干扰与非线性失真，提高血压测量的准确性与稳定性，并提高了测量的自动化和智能化。
2 系统的硬件设计
本设计采用motorola公司的mpx53gc硅压式传感器和ti公司msp430f149单片机为主要器件， 构成电子血压计，系统构成如图1。系统由mcu、 传感器、lcd液晶显示器、操作面板、充放气控制 电路、气泵和气阀、蜂鸣器、存贮器、电源等部分 构成。
2.1 微处理器的选择
单片机是整个系统的大脑，它不仅要对系统进 行监控、对数据进行运算处理，而月。要通过对测量 结果的判定调整硬件的参数;使系统能够自动调节 在最佳的工作状态，具有一定的智能性。根据系统 的设计要求，选用ti公司的msp430f1 49单片机 。
msp430内嵌adc12，它是12位的a/d模数转 换器，具有高速、通用的特点。adc12可对8个外 部模拟信号之一或4个内部电压之一作转换。 adc12具有通用的采样/保持电路，给用户提供了 采样时序的各种选择。msp430f149单片机则能很 好满足系统设计的要求。
2.2 传感器电路设计
mpx53gc是motorola x型传感器，该类传感器价格低廉、线性优良、噪声小、响应迅速，并且在 恒流源供电的情况下具有温度白补偿挣陛。传感器电路的组成如图2所示，压力传感器的输出信号先 经过滤波电路，然后进行放大，同时单片机 msp430f149将产生1：10脉宽控制锯齿波发生器， 产生锯齿波与经过处理的压力信号相比较，将电平 信号转换为脉宽信号。单片机msp430f149测量脉宽，然后经过相应的运算处理转换为收缩压（sp）、舒张压（dp）、平均压（mp） 。
2.3 滤波电路设计
在血压测量过程中，由于传感器mpx53gc输 出的信号极其微弱，而且混有高频噪声，如果电路 设计不合理，微弱的信号就会被噪声淹没。因此在 每一级放大电路中，都应有相应的噪声滤除或抑制 电路 ，此外要尽量的消除分布电容与分布电感的 耦合，在必要处进行屏蔽。如图3所示，采用有源低通滤波器，有效地削弱高频噪声，并适当放大信 号。其频率函数可表示为：
2.4 充放气控制电路设计
充放气电路也是影响测量准确度的一个重要因素。因此，怎样控制充气阀和放气阀，才能得到最好的测量结果是关键。在测量过程中，我们采用 单片机msp430f149控制充放气速率，根据压力大小进行控制充气阀和放气阀的动作，这样不但能够 准确控制充放气的速率，而且能很好的监测整个系 统的运行情况，此外，还可以避免一些意外的人体伤害。
其控制过程见图4充气电路如图5所示。在充气过程中。可以稍 微快点充气，并估计收缩压和舒张压，以便计算放 气速率。当达到最大值后停止充气，开始慢慢的均 速放气。放气过程中，采用pwm脉宽调制进行控 制，并时刻察觉血压袖套cuff的压力情况，保持 匀速放气。最后当压力小于20mmhg时，立即把放 气阀全部打开。
2.5 lcd液晶显示模块设计
本系统采用lcd驱动器ht1621，它为128（32 ×4）段lcd驱动器，可驱动多个lcd液晶屏。它 与单片机接口如图6所示，接口只须四根线。 线 用以初始化串行接口电路并终止msp430f149与 ht1621的通信。数据的渎/写及命令的写入通过数 据线传输。rd读信号，ram 内的数据在rd信号 的下降沿送至数据线上，使msp430f 149在而信 号的上升沿及下一个下降沿之间读入正确的数据。
一wr为写信号，数据线上的数据、地址及命令可在 一wr信号上升沿写入ht1621。irq为可选择控制。
2.6电源模块设计
本系统电源采用两节1.by 的电池供电，经过 xc6382芯片升压至3.5v直接为系统提供电源。
3 软件设计
软件部分是整个系统有效工作的核心，系统只 有在软件和硬件有机结合，才能正常工作。
3.1 采集与控制程序模块
它完成采集资料（压力传感器信号，按键信号 等），控制充放气等功能。其程序流程如图7所示。
3.2 数据处理和显示模块
数据处理和显示模块完成对压力传感器数据 进行数字滤波，计算出收缩压、舒张压、平均压及 脉搏，然后把相应数据储存到eeprom（24c256）并 显示到液晶屏（ht1621）。程序流程图如图8所示。
4 系统标定
测量系统需要标定，电子血压计也不例外。在 软件系统中专门有一个压力标定程序，该程序的作 用是帮助调试者进行调试。调试过程如下：给系统 零压力（即：让传感器与大气连通），经过一段时 间稳定后，系统自动记录零点的脉宽;然后提示调 试者，给系统300mmhg的压力，此时调试者应将 显示的数值调整到16268±100以内，系统即标定完毕。
5 结论
通过一系列的分析、研究和改进，系统的设计较好的达到我们测试的要求。在测量的过程中，被 测者应做到保持不动，否则可能因为被测者的动作 形成一个假脉冲信号，同时可能改变cp信号。为 了进一步提高准确性和可靠性，传感器线性、pcb 板布线、气泵和气阀选择等等都需要进一步研究改进。
焊锡膏在smt晶片生产加工中的应用
怎样对自动气象站的传感器进行维护保养？
新爱沙尼亚许可证将允许Ibinex为加密货币交易提供各种交易服务
无线电力技术发展现状如何?
光敏三极管工作原理 光敏二极管原理
基于硅压式传感器MPX53GC和单片机的便携式电子血压计电路设计
Centos linux系统中杀死进程如何实现
基于TMS320F2812和IPM实现感应电机矢量控制系统的控制
珠海电子行业实行MES系统该如何规划
2020有关物联网未来的10个预测
索尼发布工业SWIR图像传感器，可覆盖广泛波长范围
称重传感器的接线原理以及常见的接线问题
IEO的发展现状及优缺点介绍
智能差压变送器的安装方法
基于ARM9的物流终端定位功能的实现
【广州华锐互动】智能工厂虚拟仿真软件加速工厂数字化转型
我国通信行业“十一五”预计完成投资1.4万亿
一种在纳米光子芯片上制造高性能超快激光器的新方法
一文看懂XE1209收发器的特点及电路图
如何避免铝件零件加工变形