引言
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/350377.htm血壓是極為重要的健康指標，血壓測量的準確與否直接關係到人們的健康。國家把血壓計列為強制檢定計量器具。一般醫院使用的水銀血壓計基於人工柯氏音法，這種方法存在一些固有的缺點：一是放氣的快慢對讀數有直接影響，國際標準放氣速度為每秒3～5mmHg，而不同的醫生放氣有快有慢，會影響測量的準確度；二是這種方法以人的視覺、聽覺和協調程度為主要依據，很難標準化。為此，本設計從血壓的檢測方法著手，採用日本松下公司高速、低功耗的MN101EF32D單片機，作為血壓計測量、控制、數據讀寫、數據顯示的核心，可準確地採用示波法（振蕩法）測量血壓。
工作原理
示波法（振蕩法）是根據袖帶在減壓過程中，其壓力振蕩波的振幅變化包絡線來判定血壓的。目前比較一致的看法是當袖帶壓力振蕩波的振幅最大時，袖帶的壓力就是動脈的平均壓。動脈的收縮壓對應于振幅包絡線的第一個拐點，舒張壓對應於包絡線的第二個拐點。
硬體設計
系統基本工作原理如圖1所示。壓力傳感器輸出的電壓信號首先通過低通濾波器濾波，之後由運放電路將信號轉化為適合單片機的輸入信號，最後將模擬的採樣信號經過MN101EF32D單片機轉化為數字量。程序對採集的數據進行數字濾波後分析，計算出人體血壓的兩個關鍵指標舒張壓和收縮壓，之後單片機立即將數據存儲到外部存儲器中，並將這些重要數據顯示在LCD上。
傳感器介紹及其外圍電路的設計
該血壓計使用的傳感器為MPS-3100-006G壓阻式壓力傳感器，是由四個等值電阻組成的惠式電橋，其輸出電壓和輸入壓力成正比，理想狀態下當壓力輸入時，電阻值就跟著改變，但實際上溫度的改變也會影響其阻值輸出結果。另外，由於晶體和電路設計製作的誤差，加上封裝過程等方面的影響，零點偏移不是零。所以必須由外加元件來進行個別溫度補償電路校正。其重要指標如下：
a、傳感器測定範圍：5.8~15 PSIG
b、操作溫度範圍：-40℃~85 ℃
c、驅動電流：1.5~3mA
d、驅動電壓：5~15V
e、零點漂移：?25~25mV
f、電阻溫度係數為：0.2％/℃
因為血壓信號取自手臂，測量的信號容易受袖帶的位置、手臂的挪動而帶來的幹擾。根據這些專業特點，要求系統具備高輸入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪聲以及低漂移等特徵。如圖2所示，圖中的T1即為MPS-3100-006G壓阻式壓力傳感器。整個電路首先將壓力信號轉換為電壓信號，然後進行放大濾波。圖中U1、U2為有源運放LM324，它的輸入阻抗很高。壓力傳感器的信號通過放大後，並通過調節VR1的大小來改變運放的閉環增益，以調節為適應於A/D的電壓輸入範圍。U1運放迴路用來測量袖帶中的壓力，測量的數據用來供MCU分析並控制對袖帶充氣和放氣的速度。另外U2運放迴路是將通過C11電容隔直的交流信號放大，此迴路測量的是人體的脈搏波。兩個迴路的採集數據構成了血壓計各個指標的重要計算參數。