基于可編程片上系統(tǒng)的智能電子血壓計設(shè)計

2．2 壓力測量電路

2．2．1 壓力傳感器選型

本設(shè)計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)部含有信號運放，具有信號調(diào)節(jié)功能，有良好的線性度，可以直接將動脈血液對血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為0．2～4．7V的電信號，對應(yīng)的血壓值為0～375mmHg，與血壓計的設(shè)計要求非常匹配。

2．2．2 驅(qū)動電路的設(shè)計

控制氣泵和電磁閥工作的信號是由FPGA發(fā)出的，氣泵需要的工作驅(qū)動電流為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)動電流，采用達(dá)林頓管陣列ULN2803驅(qū)動電路來驅(qū)動氣泵和電磁閥工作。ULN2803可輸出500mA的電流，分別利用ULN2803的第一路、第二路來驅(qū)動電磁閥和氣泵，第三路驅(qū)動一個LED用來指示脈搏波信號。如圖5所示。

2．3 傳感器輸出信號的提取

從壓力傳感器出來的信號是脈搏波的振蕩信號和靜壓力信號的混合信號，還夾雜著來自外界的高頻干擾、直流或低頻分量。我們將混合信號分為兩個部分，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，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。采用具有信號放大能力的有源濾波器對脈搏波信號的提取，通帶頻率范圍設(shè)計為0．48～4．8Hz。脈搏波信號放大濾波后，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和脈搏波信號分別進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，因此需要兩個采樣通道。人體的臂動脈血壓，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個按鍵作為系統(tǒng)復(fù)位開關(guān)，5個按鍵作為系統(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點陣LCD顯示器，具有操作簡便，界面友好的特點。系統(tǒng)軟件流程設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件工作流程框圖如圖7所示。其中信號處理算法部分主要是對采樣的脈搏信號進(jìn)行處理，包括采用數(shù)字濾波算法對各種干擾噪聲信號進(jìn)行識別與去除，改善脈搏波的包絡(luò)線等，以提高電子血壓計在測量血壓時的抗干擾能力與測量精度。