便携式电子血压计设计

### 便携式电子血压计设计相关知识点 #### 一、背景与意义 随着社会经济的发展和人口老龄化的加剧，人们对健康监测的需求日益增长。在这样的背景下，家用医疗设备特别是便携式电子血压计得到了迅速发展。传统的水银式血压计虽然测量值较为稳定，但存在操作不便、主观性强等问题；而电子血压计则以其简便易用、可独立操作、易于记录数据等特点受到了广泛欢迎。 #### 二、便携式电子血压计的工作原理 便携式电子血压计的核心技术在于其设计原理，主要采用的是试波法。该方法通过压力传感器来检测袖带内的压力变化，并利用信号放大技术和滤波技术来精确计算出血压值。具体来说： - **试波法**：通过袖带对被测者手臂进行充气加压，直至阻断动脉血流，然后缓慢放气。在这个过程中，通过压力传感器检测袖带内的压力变化，并根据柯氏音（Korotkoff sounds）的出现和消失来确定收缩压和舒张压的值。 - **信号放大与滤波**：传感器检测到的压力信号需要经过放大处理以增强信号强度，并通过高低通滤波器去除干扰噪声，确保信号质量。 #### 三、关键技术与组件 - **PIC16F877单片机**：作为整个系统的控制核心，负责数据采集、处理和显示等功能。它具备以下特性： - 宽工作电压范围（2.0V~5.5V），支持多种电源环境。 - 内置8K字节Flash ROM、368字节RAM和256字节EEPROM，提供足够的存储空间。 - 支持多种定时器、捕获/比较模块和PWM输出功能，适用于不同的控制需求。 - 配备10位多通道ADC，用于信号采集。 - 支持SPI、I2C、USART等多种通信接口。 - **气压传感器FGN-605PGSR**：由日本富士仓库（fujikura）公司生产的专业传感器，适用于血压计。其工作原理基于恒流源供电下的文氏电桥，当气压变化时，电桥上的电阻也随之变化，从而产生可测量的差分电压信号。 - **模拟信号处理电路LM324/331**：主要用于信号放大和滤波，保证了信号的质量和稳定性。LM324为四运算放大器，用于实现差分放大、高通滤波等功能；LM331为专用比较器，用于血压脉冲触发。 - **LCD驱动芯片HD44780A**：用于驱动液晶显示屏，实现血压数据的显示。支持多种文字模式，如16字×1行、16字×2行或20字×4行，每个字符由5×7点矩阵构成。 #### 四、系统工作流程 1. **充气与放气控制**：单片机通过PWM输出控制气泵充气，使袖带内的气压达到预定值（通常为200mmHg），然后以一定速度放气。 2. **压力信号处理**：传感器检测到的压力信号经过差分放大、高通滤波和低通滤波等步骤处理，以去除直流分量和噪声。 3. **血压计算与显示**：通过分析交流分量的最大振幅及其对应的直流分量，确定收缩压和舒张压的值，并将其显示在LCD屏幕上。 #### 五、硬件设计概述 - **时钟电路**：通过外部有源晶振为PIC16F877单片机提供稳定的时钟信号。 - **电源管理**：设计合理的电源管理方案，确保系统稳定运行的同时降低功耗。 - **信号处理电路**：包括压力信号的放大、滤波等环节，确保信号的准确性和可靠性。 - **人机交互界面**：设计简洁易用的操作界面，方便用户操作和查看血压数据。 便携式电子血压计的设计不仅涉及复杂的电子工程原理和技术，还需要综合考虑用户的实际需求和使用场景，以确保产品的实用性和可靠性。