隨著生活水平的不斷提高以及城市老齡化比例的提高，醫(yī)療電子設(shè)備的家庭化逐漸成為了趨勢。其中家用電子血壓計(jì)就是典型的家庭醫(yī)療檢測設(shè)備之一。電子式血壓計(jì)具備了諸多優(yōu)點(diǎn)，越來越受到普通家庭的歡迎。本文介紹了以MSP430F449為控制核心，輔以BP01型壓力傳感器與MCU之間模擬信號處理電路以及LCD顯示、語音提示，實(shí)現(xiàn)家用電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)。

單片機(jī)主要原理為：PWM輸出控制氣泵充氣漏氣調(diào)整袖帶內(nèi)氣壓;一路ADC采樣袖帶內(nèi)氣壓直流分量以便取得收縮壓和舒張壓;一路ADC采樣袖帶內(nèi)氣壓交流分量經(jīng)分析計(jì)算后確定收縮壓和舒張壓的瞬態(tài)時(shí)間位置;接收血壓脈沖信號觸發(fā)ADC工作;將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓結(jié)果輸出至LCD顯示并進(jìn)行數(shù)值的語音提示。

MSP430FF449D單片機(jī)主控電路

本系統(tǒng)主控電路如圖1所示，主要由MSP430F449芯片、JTAG接口電路、時(shí)鐘發(fā)生電路、時(shí)鐘輸出電路、復(fù)位電路、PWM波輸出電路、供電電路等組成。其中JTAG用于下載和調(diào)試程序，PWM波輸出電路用于控制氣泵。當(dāng)測量血壓時(shí)，先充氣至200mmHg高，再慢慢以每秒約下降5mmHg的速度放氣。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量血壓。

圖1 電子血壓計(jì)主控電路

血壓傳感電路

如圖2所示，本電路采用BP01型壓力傳感器和運(yùn)放MAX4472。

圖2 血壓傳感電路

BP01型壓力傳感器是為檢測血壓而專門設(shè)計(jì)的，主要用于便攜式電子血壓計(jì)。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應(yīng)力小的特點(diǎn);采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補(bǔ)償方式，提高了測量精度、穩(wěn)定性和重復(fù)性，在全量程范圍內(nèi)，精度為±1%、零點(diǎn)失調(diào)不大于±300μV。MAX4472是MAXIM公司的一款集成了四個(gè)運(yùn)算放大器的低功耗放大芯片。本系統(tǒng)中內(nèi)部集成運(yùn)放A接恒流源，為壓力傳感器提供恒定的電流，運(yùn)放B和運(yùn)放C，運(yùn)放D組成差分輸入、單端輸出放大電路，直接輸入ADC0監(jiān)視血壓直流分量。

濾波和放大電路

如圖3所示，電路由濾波和放大兩部分組成。其中MAX267是MAXIM公司出產(chǎn)的一個(gè)集成濾波器，可以構(gòu)成低通、帶通、高通、等多種方式，使用靈活，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于采用集成運(yùn)放組成的濾波電路。

圖3 濾波和放大電路

MAX4471是MAXIM公司的一款低功耗的放大器。MAX9028是MAXIM公司的一個(gè)低功耗的比較器。濾波電路采用MAX267構(gòu)成帶通濾波器(允許0.8～38Hz的信號通過)，濾掉信號中的直流成分和電源以及皮膚與袖帶摩擦的高頻噪聲和工頻干擾，然后經(jīng)過 MAX4471進(jìn)行進(jìn)一步放大，得到單片機(jī)匹配的電壓信號，進(jìn)入ADC2，監(jiān)視血壓的交流分量。同時(shí)該信號通過低功耗比較器MAX9028轉(zhuǎn)換成脈沖信號，觸發(fā)ADC1工作。