基于SPCE061A的血壓模擬發(fā)生器的設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
掃碼加入
和技術(shù)大咖面對(duì)面交流
海量資料庫(kù)查詢(xún)
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的醫(yī)療保健意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，所以醫(yī)生的培訓(xùn)也就成為非常重要的環(huán)節(jié)。雖然測(cè)量血壓是一項(xiàng)較簡(jiǎn)單的技術(shù)，但若操作不規(guī)范，所測(cè)血壓數(shù)值與實(shí)際血壓相比也常出現(xiàn)誤差，不能客觀真實(shí)地反映病人的血壓情況。血壓測(cè)量作為學(xué)生的基本考核部分，以往都是通過(guò)直接的人體測(cè)量，但老師不知道在當(dāng)時(shí)情況下人體的血壓狀況，同時(shí)測(cè)量情況又受到外界環(huán)境的干擾，所以給考核造成一定的困難。該系統(tǒng)可以隨意設(shè)置血壓情況，使得測(cè)量情況更加豐富，以盡快提高醫(yī)生的血壓測(cè)量技術(shù)。該血壓模擬發(fā)生器是根據(jù)柯勞克氏技術(shù)(血壓測(cè)量時(shí)聽(tīng)診器在動(dòng)脈上聽(tīng)到的5個(gè)時(shí)相的聲音)以及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格按照脈搏發(fā)生的規(guī)律。發(fā)出的聲音逼真、效果良好，可以在不同的心率下判斷血壓收縮壓和舒張壓等各項(xiàng)指標(biāo)，可以用于醫(yī)療培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)工具，使學(xué)員快速掌握血壓測(cè)量方法。該系統(tǒng)配合血壓手臂，壓力表，聽(tīng)診器使用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
本文介紹的血壓模擬發(fā)生器是以凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A為控制核心，充分利用凌陽(yáng)單片機(jī)所帶有的強(qiáng)大語(yǔ)音功能，以符合實(shí)際情況的順序播放柯勞克氏音，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電磁閥跳動(dòng)模擬人體脈搏搏動(dòng)?？梢栽O(shè)置相應(yīng)的收縮壓、舒張壓、聽(tīng)診間隔，還帶有誤差校準(zhǔn)功能，誤差值不超過(guò)2 mmHg。
l 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)主要包括凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A，傳感器輸入模塊，電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，語(yǔ)音播放模塊，液晶顯示模塊，鍵盤(pán)控制等幾個(gè)部分。本系統(tǒng)采用凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A作為主控制芯片，該芯片CPU時(shí)鐘O．32～9．152 MHz(2．6～3．6 V)；內(nèi)置2 KB SRAM和32 KB FLASH；32位可編程的多功能I／O端口；兩個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；可編程音頻處理；系統(tǒng)備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))耗電僅為2μA；7通道10位電壓模／數(shù)轉(zhuǎn)換器；雙通道10位DAC方式的音頻輸入功能，只需要外接功放(SPY0030A)即可完成語(yǔ)音的播放，方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的語(yǔ)音功能；14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A／B時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入；具備觸鍵喚醒的功能。另外該單片機(jī)具有自己的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言。可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的相互調(diào)用，并提供了語(yǔ)音播放的庫(kù)函數(shù)，這樣很容易就完成語(yǔ)音的播放，為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件。血壓模擬發(fā)生器總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件部分
該部分主要分為SPCE061A系統(tǒng)部分，電源管理模塊，電磁閥驅(qū)動(dòng)，氣體壓力傳感器，語(yǔ)音輸出，液晶顯示，鍵盤(pán)設(shè)置。系統(tǒng)在單片機(jī)的控制下，由氣體壓力傳感器對(duì)壓力采集，并進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換后交給MCU，將測(cè)量結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，播放脈搏跳動(dòng)聲音。同時(shí)電磁閥開(kāi)始工作。系統(tǒng)硬件連接圖如圖2所示。
2．1 電源管理模塊
電源管理是任何電子產(chǎn)品都無(wú)法回避的問(wèn)題，也是系統(tǒng)的核心部分，隨著能源成本的提升，降低功耗成為電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之一。以移動(dòng)性取勝的便攜式產(chǎn)品中以電池供電為主，降低能耗成為便攜式產(chǎn)品中電源管理急需解決的問(wèn)題。系統(tǒng)電源部分采用MAX1705升降壓芯片和BQ2057充電管理芯片，MAX1705具有低功耗，高效、低噪聲的特點(diǎn)，輸出電壓在2．5～5．5 V范圍內(nèi)。最大輸出電流850 mA，完全可以滿(mǎn)足大部分便攜式儀器的需要。同時(shí)還采用了美國(guó)TI公司生產(chǎn)的先進(jìn)鋰電池充電管理芯片BQ2057，它適合單節(jié)或雙節(jié)鋰離子電池的充電需要，BQ2057可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償鋰電池組的內(nèi)阻以減少充電時(shí)間，帶有可選的電池溫度監(jiān)測(cè)，利用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)電池溫度，當(dāng)電池溫度超出設(shè)定范圍時(shí)BQ2057關(guān)閉對(duì)電池充電。內(nèi)部集成的恒壓恒流器帶有高／低邊電流感測(cè)和可編程充電電流，充電狀態(tài)識(shí)別可由輸出的LED指示燈或與主控器接口實(shí)現(xiàn)，具有自動(dòng)重新充電、最小電流終止充電、低功耗睡眠等特性。利用該芯片設(shè)計(jì)的充電器外圍電路極其簡(jiǎn)單，非常適合便攜式電子產(chǎn)品的緊湊設(shè)計(jì)需要。
2．2 氣體壓力傳感器
該模塊采用摩托羅拉公司的MPX5100系列氣體壓力傳感器，可以承受0～100 kPa的壓強(qiáng)，輸出電壓在O．5～4．5 V的范圍內(nèi)，可以滿(mǎn)足凌陽(yáng)單片機(jī)I／O的電壓輸入范圍，通過(guò)凌陽(yáng)單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換采集氣體壓力傳感器電壓的變化，由于血壓計(jì)壓力表的量程范圍是0～300 mmHg，根據(jù)760 mmHg=101.3 kPa，得到300 mmHg=39.9868 kPa，并且壓力傳感器的輸入與輸出為線(xiàn)性關(guān)系，根據(jù)多次測(cè)量得到公式：
ADValue=K1Value*mmHgValue+offset*K2Value
其中：ADValue為電壓經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量；mmHgValue為壓力表上的刻度值；K1Value=1．8；K2Value=329.17；offset=0.2，offset為校準(zhǔn)系數(shù)，通過(guò)調(diào)整offset可以使誤差控制在2 mmHg。
2．3 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路
該部分主要是模擬人體脈搏跳動(dòng)，為了更好地模擬血壓測(cè)量環(huán)境，帶來(lái)更加逼真的效果，采用的電磁閥靈敏度高、噪音小，其吸合電流為100 mA，釋放電流為12 mA，工作電壓為5 V，當(dāng)系統(tǒng)初始化以后電磁閥便開(kāi)始根據(jù)設(shè)定的心率值工作。通過(guò)MCU控制其跳動(dòng)頻率，為了增大驅(qū)動(dòng)電流采用達(dá)林頓管，其放大倍數(shù)是兩個(gè)三極管放大倍數(shù)的乘積，達(dá)到小的基極電流控制大的集電極電流的目的，驅(qū)動(dòng)電磁閥工作，如圖3所示。
電接點(diǎn)壓力表相關(guān)文章:電接點(diǎn)壓力表原理
評(píng)論