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血压计系统硬件设计

文章来源:鑫志科技 / 作者:鑫志科技 / 发表时间:2021-09-14
系统总体结构

系统硬件主要包括:LM3S1138控制器、气泵、滤波放大电路、报警电路、存储模块、键盘模块和液晶显示模块等。

气动回路控制外压,采集压力信号数据,放大滤波电路滤除混合血压信号中的脉冲信号,放大脉冲信号。存储模块主要用于存储测量记录,报警电路用于异常情况下的声光报警显示;显示模块,用于显示血压测量数据和血压历史记录;键盘用于输入系统设置参数。

气动电路:

该气动回路由一个袖带、一个气泵、一个压力传感器和一个排气阀组成,所有这些部件都构成一个四连通的结构。来自压力传感器的两个信号连接到主控制器的两个 a/d 通道,分别测量静压信号和脉冲信号,充气和放气来完成测量。

 压力传感器:

人体的生理信号具有频率低、信号小的特点,一般为μ v ~ mv,频率范围为0 ~ 300 Hz,信噪比较低,因此选择性能良好的传感器非常重要。

MPXVS050GP压力以及传感器企业内部控制含有一个信号运放和信号通过调节系统功能,具有发展良好的线性度,输出工作电压与所加压力成正比关系,可以有效进行片上补偿,并且其温度补偿特性能克服半导体压力敏感器件方面存在的温度漂移问题。它可以选择直接将动脉血管壁上的血压转换为04.7V的电信号,对应的血压值为0375 mmHg,非常符合血压计的设计要求,特别适合示波测压。

驱动电路设计:

空气驱动电路。Hlpm30a 空气泵和 hlv01a 电磁阀的驱动电流分别为450ma 和75ma。控制空气泵和电磁阀工作的信号由 lm3s1138控制器发送,而 lm3s1138控制器的数字 i/o 输出电流不能满足要求。因此,为气泵和电磁阀提供了Uln2803可输出500ma 电流,用于驱动空气泵和电磁阀。Uln2803的第一和第二电路分别用来驱动电磁阀和电磁泵,滤波和放大电路。

来自压力传感器的信号是脉冲信号和静压信号的混合信号,具有高频干扰和来自外界的直流或低频分量。静压信号是一种低频信号,频率小于或等于0.04赫兹,脉冲信号的频率一般在1赫兹左右。虽然所选的压力传感器具有放大功率能,但是对脉搏振荡频率信号的放大技术有限,因此主要是由于静压信号。将混合控制信号可以分为以下两部分接入LM3S1138控制器,一路发展直接影响连接A/D转换器工作进行模/数转换,得到静压信号分析数据;另一路通过带通滤波放大模块电路后进行模/数转换,得以放大脉冲信号数据。

该滤波器由两个 rc 网络组成,确定了截止频率。两个截止频率由以下公式计算。

考虑到出现低血压以及患者的血压、心率比正常人低,又要能够保证可以滤除系统干扰信号分量,故这里我们设定发展脉搏波频率为0.5~5 Hz,因此取R1=1 kΩ,C1=33μF,R3=1 MΩ,C2=0.33μF。

该电路不仅可以提取所需的脉冲信号,而且可以放大微弱的脉冲信号。脉搏信号的强度因人而异,但一般范围是1到3毫米汞柱。根据压力传感器的传递函数 mpxv5050gp,该压力信号转换的电压信号为12 ~ 36mv。因为过滤

振荡器在1 Hz信号下衰减10 dB,因此振荡波信号变为3.8~11.4 mV。经过测试,放大器的放大倍数设置为150,使信号变化范围位于LM3S1138的A/D转换灵敏度高的区域,可以提高数据采集的精度。

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