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智能医疗电子血压计电路设计

文章出处:中电网 发布时间: 2016/04/27 | 1481 次阅读

    随着生活水平的不断提高以及城市老龄化比例的提高,医疗电子设备的家庭化逐渐成为了趋势。其中家用电子血压计就是典型的家庭医疗检测设备之一。电子式血压计具备了诸多优点,越来越受到普通家庭的欢迎。本文介绍了以MSP430F449为控制核心,辅以BP01型压力传感器与MCU之间模拟信号处理电路以及LCD显示、语音提示,实现家用电子血压计的设计。
    单片机主要原理为:PWM输出控制气泵充气漏气调整袖带内气压;一路ADC采样袖带内气压直流分量以便取得收缩压和舒张压;一路ADC采样袖带内气压交流分量经分析计算后确定收缩压和舒张压的瞬态时间位置;接收血压脉冲信号触发ADC工作;将计算出的收缩压和舒张压结果输出至LCD显示并进行数值的语音提示。
    MSP430FF449D单片机主控电路
    本系统主控电路如图1所示,主要由MSP430F449芯片、JTAG接口电路、时钟发生电路、时钟输出电路、复位电路、PWM波输出电路、供电电路等组成。其中JTAG用于下载和调试程序,PWM波输出电路用于控制气泵。当测量血压时,先充气至200mmHg高,再慢慢以每秒约下降5mmHg的速度放气。实现自动测量血压。
   

    图1 电子血压计主控电路


    血压传感电路
    如图2所示,本电路采用BP01型压力传感器和运放MAX4472
   

图2 血压传感电路


    BP01型压力传感器是为检测血压而专门设计的,主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装,具有高线性、低噪声和外界应力小的特点;采用内部标定和温度补偿方式,提高了测量精度、稳定性和重复性,在全量程范围内,精度为±1%、零点失调不大于±300μV。MAX4472是MAXIM公司的一款集成了四个运算放大器的低功耗放大芯片。本系统中内部集成运放A接恒流源,为压力传感器提供恒定的电流,运放B和运放C,运放D组成差分输入、单端输出放大电路,直接输入ADC0监视血压直流分量。
    滤波和放大电路
    如图3所示,电路由滤波和放大两部分组成。其中MAX267是MAXIM公司出产的一个集成滤波器,可以构成低通、带通、高通、等多种方式,使用灵活,性能远远优于采用集成运放组成的滤波电路。
   

    图3 滤波和放大电路


    MAX4471是MAXIM公司的一款低功耗的放大器。MAX9028是MAXIM公司的一个低功耗的比较器。滤波电路采用MAX267构成带通滤波器(允许0.8~38Hz的信号通过),滤掉信号中的直流成分和电源以及皮肤与袖带摩擦的高频噪声和工频干扰,然后经过 MAX4471进行进一步放大,得到单片机匹配的电压信号,进入ADC2,监视血压的交流分量。同时该信号通过低功耗比较器MAX9028转换成脉冲信号,触发ADC1工作。

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