基于可編程片上系統(tǒng)的智能電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)
2.2 壓力測量電路
2.2.1 壓力傳感器選型
本設(shè)計(jì)的壓力傳感器選擇的是Motorola公司生產(chǎn)的MPXV5050GP壓力傳感器。其內(nèi)部含有信號(hào)運(yùn)放,具有信號(hào)調(diào)節(jié)功能,有良好的線性度,可以直接將動(dòng)脈血液對血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為0.2~4.7V的電信號(hào),對應(yīng)的血壓值為0~375mmHg,與血壓計(jì)的設(shè)計(jì)要求非常匹配。
2.2.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
控制氣泵和電磁閥工作的信號(hào)是由FPGA發(fā)出的,氣泵需要的工作驅(qū)動(dòng)電流為450mA,電磁閥為75mA,而FPGA的數(shù)字I/O輸出電流不能滿足要求。因此,為給氣泵和電磁閥提供合適的驅(qū)動(dòng)電流,采用達(dá)林頓管陣列ULN2803驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)氣泵和電磁閥工作。ULN2803可輸出500mA的電流,分別利用ULN2803的第一路、第二路來驅(qū)動(dòng)電磁閥和氣泵,第三路驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED用來指示脈搏波信號(hào)。如圖5所示。
2.3 傳感器輸出信號(hào)的提取
從壓力傳感器出來的信號(hào)是脈搏波的振蕩信號(hào)和靜壓力信號(hào)的混合信號(hào),還夾雜著來自外界的高頻干擾、直流或低頻分量。我們將混合信號(hào)分為兩個(gè)部分,一部分經(jīng)過低通濾波器后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,從而提取出袖帶壓信號(hào),另一部分則通過帶通濾波、放大電路,得到放大的脈搏波數(shù)據(jù)后再送入A/D轉(zhuǎn)換模塊。信號(hào)提取部分的具體電路如圖6所示。
這里采用截止頻率為0.48Hz的二階低通巴特沃斯濾波器,將低通濾波器增益設(shè)為1,這樣做可以盡量減少誤差的放大。采用具有信號(hào)放大能力的有源濾波器對脈搏波信號(hào)的提取,通帶頻率范圍設(shè)計(jì)為0.48~4.8Hz。脈搏波信號(hào)放大濾波后,要使其最大幅度盡量接近A/D轉(zhuǎn)換模塊的允許上限,這樣有助于提高采集數(shù)據(jù)的精度。
由于需要對靜壓信號(hào)和脈搏波信號(hào)分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,因此需要兩個(gè)采樣通道。人體的臂動(dòng)脈血壓,收縮壓一般在95~140mmHg范圍內(nèi),平均值為 110~120mmHg,舒張壓為60~90mmHg,平均值為80mmHg,考慮到高血壓等疾病情況,血壓計(jì)的測量范圍應(yīng)該在0~250mmHg內(nèi),則對A/D轉(zhuǎn)換器的要求至少為8位(28=256)。
2.4 鍵盤電路與顯示電路
本系統(tǒng)用1個(gè)按鍵作為系統(tǒng)復(fù)位開關(guān),5個(gè)按鍵作為系統(tǒng)操作鍵盤,分別完成測量血壓、查看記錄、上翻記錄、下翻記錄和刪除記錄的功能。顯示部分采用的是128×64點(diǎn)陣LCD顯示器,具有操作簡便,界面友好的特點(diǎn)。系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件工作流程框圖如圖7所示。其中信號(hào)處理算法部分主要是對采樣的脈搏信號(hào)進(jìn)行處理,包括采用數(shù)字濾波算法對各種干擾噪聲信號(hào)進(jìn)行識(shí)別與去除,改善脈搏波的包絡(luò)線等,以提高電子血壓計(jì)在測量血壓時(shí)的抗干擾能力與測量精度。
評(píng)論