腹腔壓力動態(tài)測量系統(tǒng)設(shè)計

　　測量原理

　　要對重癥病人進行腹腔壓力測試，必須進行連續(xù)監(jiān)控，所以我們采用了一種新方法來測量腹腔壓力。系統(tǒng)原理框圖如圖1，注水泵通過導尿管往被測量

　　從測量原理來講，與傳統(tǒng)的測量方法相比有兩個方面的改進。

　　一方面，這里采用雙通道導尿管代替了傳統(tǒng)測量方法中的普通導尿管。使用雙通道導尿管可以用一個通道來進行液體連續(xù)灌注，同時使用另一個通道來測量液體經(jīng)過膀胱后流出時的壓力。在傳統(tǒng)方法中使用的導尿管只有一個通道，所以灌注的時候不能測量，只有灌注了一定的量之后（一般灌注50ml），撤掉灌注設(shè)備，然后接上測量設(shè)備開始測量液體從膀胱流出時的壓力。

　　另一方面，為了實現(xiàn)動態(tài)測量，我們采用了單片機（at89s52）來控制整個系統(tǒng)的動態(tài)工作。at89s52在系統(tǒng)中主要用來控制a/d轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)動態(tài)采集，把采集到的壓力數(shù)據(jù)進行實時處理，控制顯示器動態(tài)刷新顯示結(jié)果。在傳統(tǒng)方法中，由于只測量一次壓力數(shù)值，所以一般不采用微處理器進行動態(tài)管理，測量設(shè)備軟硬件都更簡單。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)采用at89s52作為主控制器，控制數(shù)據(jù)采集、運算和顯示。壓力傳感器采用npc1210高精度壓力傳感器，壓力傳感器輸出的是0～75mv微弱電壓信號。傳感器的輸出信號經(jīng)雙絞屏蔽線傳出，送入放大器進行放大。放大器選用icl7650這種高精度運算放大器,它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強、且價格低廉等優(yōu)點，放大器電路如圖2所示。

圖2 放大電路

　　對傳感器輸出的微弱電壓信號放大60倍左右輸出送a/d轉(zhuǎn)換器。選用8位a/d轉(zhuǎn)換器ad0809實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，用at89s52控制a/d轉(zhuǎn)換器采集放大器輸出的范圍在0～4.5v的模擬電壓信號。at89s52與ad0809的接口電路如圖3，得到的數(shù)字信號送at89s52進行處理。后端采用3位共陽極數(shù)碼管顯示結(jié)果，由單片機p2口輸出段碼，p1口輸出位碼。

圖3 at89s52與ad0809的接口電路

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　主要子程序模塊包括:系統(tǒng)初始化、a/d轉(zhuǎn)換程序、平均濾波子程序、標度變換子程序、二進制轉(zhuǎn)bcd碼子程序。主程序流程圖如圖4所示。為了防止病人由于咳嗽等偶然原因造成的腹腔壓力陡變影響，在數(shù)據(jù)處理方面，采用了平均濾波方法以減小偶然誤差。圖5為平均濾波子程序流程圖。該子程序采用平均濾波的方法進行數(shù)據(jù)處理，即將連續(xù)采樣10次的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值之后進行累加求和，按8次采樣值取平均數(shù)，即得有效采樣值，存入發(fā)送緩沖區(qū)。

圖4主程序流程圖

圖5平均濾波子程序流程圖

防止信號干擾的注意事項

　　系統(tǒng)應用于對危重病人腹腔壓力的監(jiān)測，可靠性成為設(shè)計時要考慮的重點。系統(tǒng)使用高精度壓力傳感器檢測壓力變化，對干擾信號的抑制也就成為設(shè)計成敗的關(guān)鍵。在設(shè)計中主要作如下考慮：

　　(1)為了抑制因為電源電壓波動引起的噪聲影響，增加去藕電容、屏蔽罩和濾波電路。

　　(2)各邏輯電路芯片中未使用的輸入端，根據(jù)邏輯關(guān)系接至已使用芯片的輸入端或者接地，或者接高電平，以減少外部干擾信號對系統(tǒng)的影響。

　　(3)時鐘脈沖信號配置適當靠近cpu，選擇短而粗的引線。

　　(4)對弱信號線進行屏蔽保護；電源線與信號線分開走線，以防止線間串擾。

　　(5)合理布置地線:由于本系統(tǒng)的信號工作頻率為11.0592mhz，數(shù)字地與模擬地分開，分別與電源端地線相連，而且盡量加大模擬電路的接地面積；接地線盡量加粗，以防止接地電位會隨電流的變化而變化，使系統(tǒng)的定時信號電平不穩(wěn)定，使系統(tǒng)的抗噪聲性能變差。

　　(6)任何信號線都不形成環(huán)路；走線盡量要短而直；盡量減少過孔量；盡量用45折線而不用90折線布線。

　　(7)時鐘線要垂直于i/o口線，可以減少i/o口線對時鐘電路的干擾。

　　(8)模擬信號輸入線、參考電壓端盡量遠離數(shù)字電路信號線。

　　(9)在軟件設(shè)計時采用平均濾波的方法減小偶然誤差。

　　結(jié)論

　　本文設(shè)計了腹腔壓力動態(tài)測量系統(tǒng)，采用雙通道導尿管，用連續(xù)灌注，連續(xù)測量的方式來實現(xiàn)對腹腔壓力的動態(tài)測量。測量儀選用低功耗8位單片機at89s52對壓力傳感器采集的腹腔壓力信號進行實時分析及處理。所設(shè)計的腹腔壓力動態(tài)測量儀帶有數(shù)碼管顯示器，能實時顯示所檢