数字电子血压计

数字电子血压计电路设计

血压简介

血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力，也即压强。也就是说血管内血液的静压就是血压。人体的血压是随时间周期变化的，收缩压是指血压的最大值，舒张压是指血压的最小值。

示波法测量原理

图1

图2

首先把袖带捆在手臂上（见图1），自动对袖带充气，到一定压力（一般为180~ 230 mmHg）开始放气，当气压到一定程度，血流就能通过血管，且有一定的振荡波，振荡波通过

气管传播到机器里的压力传感器，压力传感能实时检测到所测袖带内的压力及波动。逐渐放气，振荡波越来越大。再放气由于袖带与手臂的接触越松，因此压力传感器所检测的压力及波动越来越小。我们选择波动最大的时刻为参考点，以这点为基础，向前寻找是峰值 0．45的波动点，这一点为高压（即收缩压），向后寻找是峰值0．75的波动点，这一点所对应的压力为低压（即舒张压）， 而波动最高的点所对应的压力为平均压。图2为脉搏波动幅度变化特征图。

硬件设计

采用STC12C5A60S2单片机为核心，执行速度比传统8051快，程序存储器空间也大，且内部自带A/D 转换，显示用1602。硬件部分构成：压力传感器、MAX4472运算放大器、MAX267集成滤波器、MAX4471低功耗放大器、STC12C5A60S2单片机、LCD 、袖套、充气泵、放气阀、按键等（见图3）。

STC1602

图3 电子血压计系统框图

说明：PWM 输出控制气泵充气、放气来调整袖带内气压；压力传感器测量袖带内直流分量和交流分量；MAX4472为BP01传感器提供恒定电流和放大接收到的初级信号；MAX267构成带通滤波器，滤信号中的直流分量和电源以及皮肤与袖带摩擦的噪声和工频干扰；MAX4471为低功耗放大器对滤波后的信号进一步放大；将信号送入STC12C5A60S2芯片内部的A/D 转换，一路ADC(数模转换)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 采样袖带内气压交分量经分析计算后确定收缩压和舒张压的瞬态时间位置；然后采用算法计算出收缩压和舒张压并送至LCD1602显示。

STC12C5A60S2

单片机

按键模块

充、气泵及袖套模块 BP01压力传感

器、一级放大、滤

波、二级放大电路 LCD2602显示模块

电源电路

电路原理

图4 电子血压计电路原理图

电路模块组成：

用BP01构成的便携式电子血压计的原理电路如图3所示，它由偏置电源电路（MAX4472）、前置处理电路（MAX4472）、显示电路（LCD1602）和压力传感器（BP01）组成，该血压计的血压测量范围为0~200mmHg，分辨率为0.1mmHg。

电路原理说明：

本电路采用BP01型压力传感器和运放MAX4472。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。

偏置电源电路：

电源电路由带有内置参考电压的MAX4472，A1构成同相放大器，A2构成跟随器，它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器BP01的偏置电压Vs，其Vs的值由下式决定：Vs=Vref（1+R2/R3）式中：Vref为LM10的内置参考电压。其值为200mV，将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V。

前置处理电路：

前置处理电路由A3~A6四个运算放大器组成，其中A3构成失调偏置电路以对电路失调进行补偿；A5构成跟随器，用于对压力传感器BP01的输出信号进行隔离缓冲；A4、A6构成放大电路，其增益AV由下式决定AV=1+（R1/RT）若忽略失调，前置处理电路的输出电压Vout为： Vout=2（1+R1/RT）VIN 式中：VIN为压力传感器BP01的输出电压。

显示电路：

显示电路选用LCD1602的显示器。工作时，压力传感器BP01的输出经前置处理电路放大后，由显示驱动电路来驱动LCD，以读出测量的血压值。

按键电路：

总共4个按键分别是开始、停止、设置、记忆。

优缺点总结：

传统测血压的方法是用基于柯氏法的水银血压计去测量，而且得要专业医生通过听诊器听血脉管的不同声音来判断收缩压和舒张压的值，所以客观性不强，测量起来麻烦。示波法是通过检测袖带内气体的振动波（次振动波起源于血管壁的搏动与收缩压、平均圧及舒张压有一定的函数关系）。

优点：1）客观性强，受环境噪声干扰小；2）测量精确；3）准确性比较高；4）使用简单，普通人就可以测量；5）可以直接读数，知道血压值

缺点：1）易外界振动影响，如认为的振动袖带、气管的振动、人的身体运动等；2)易放气速度和器官的刚性度影响。