智能醫(yī)療電子血壓計(jì)電路設(shè)計(jì)

隨著生活水平的不斷提高以及城市老齡化比例的提高，醫(yī)療電子設(shè)備的家庭化逐漸成為了趨勢(shì)。其中家用電子血壓計(jì)就是典型的家庭醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備之一。電子式血壓計(jì)具備了諸多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到普通家庭的歡迎。本文介紹了以MSP430F449為控制核心，輔以BP01型壓力傳感器與MCU之間模擬信號(hào)處理電路以及LCD顯示、語(yǔ)音提示，實(shí)現(xiàn)家用電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)。

單片機(jī)主要原理為：PWM輸出控制氣泵充氣漏氣調(diào)整袖帶內(nèi)氣壓;一路ADC采樣袖帶內(nèi)氣壓直流分量以便取得收縮壓和舒張壓;一路ADC采樣袖帶內(nèi)氣壓交流分量經(jīng)分析計(jì)算后確定收縮壓和舒張壓的瞬態(tài)時(shí)間位置;接收血壓脈沖信號(hào)觸發(fā)ADC工作;將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓結(jié)果輸出至LCD顯示并進(jìn)行數(shù)值的語(yǔ)音提示。

MSP430FF449D單片機(jī)主控電路

本系統(tǒng)主控電路如圖1所示，主要由MSP430F449芯片、JTAG接口電路、時(shí)鐘發(fā)生電路、時(shí)鐘輸出電路、復(fù)位電路、PWM波輸出電路、供電電路等組成。其中JTAG用于下載和調(diào)試程序，PWM波輸出電路用于控制氣泵。當(dāng)測(cè)量血壓時(shí)，先充氣至200mmHg高，再慢慢以每秒約下降5mmHg的速度放氣。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量血壓。

圖1 電子血壓計(jì)主控電路

血壓傳感電路

如圖2所示，本電路采用BP01型壓力傳感器和運(yùn)放MAX4472。

圖2 血壓傳感電路

BP01型壓力傳感器是為檢測(cè)血壓而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，主要用于便攜式電子血壓計(jì)。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應(yīng)力小的特點(diǎn);采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補(bǔ)償方式，提高了測(cè)量精度、穩(wěn)定性和重復(fù)性，在全量程范圍內(nèi)，精度為±1%、零點(diǎn)失調(diào)不大于±300μV。MAX4472是MAXIM公司的一款集成了四個(gè)運(yùn)算放大器的低功耗放大芯片。本系統(tǒng)中內(nèi)部集成運(yùn)放A接恒流源，為壓力傳感器提供恒定的電流，運(yùn)放B和運(yùn)放C，運(yùn)放D組成差分輸入、單端輸出放大電路，直接輸入ADC0監(jiān)視血壓直流分量。

濾波和放大電路

如圖3所示，電路由濾波和放大兩部分組成。其中MAX267是MAXIM公司出產(chǎn)的一個(gè)集成濾波器，可以構(gòu)成低通、帶通、高通、等多種方式，使用靈活，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于采用集成運(yùn)放組成的濾波電路。

圖3 濾波和放大電路

MAX4471是MAXIM公司的一款低功耗的放大器。MAX9028是MAXIM公司的一個(gè)低功耗的比較器。濾波電路采用MAX267構(gòu)成帶通濾波器(允許0.8～38Hz的信號(hào)通過(guò))，濾掉信號(hào)中的直流成分和電源以及皮膚與袖帶摩擦的高頻噪聲和工頻干擾，然后經(jīng)過(guò) MAX4471進(jìn)行進(jìn)一步放大，得到單片機(jī)匹配的電壓信號(hào)，進(jìn)入ADC2，監(jiān)視血壓的交流分量。同時(shí)該信號(hào)通過(guò)低功耗比較器MAX9028轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，觸發(fā)ADC1工作。