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(cè)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(duì)血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為0．2～4．7V的電信號(hào)，對(duì)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(duì)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(duì)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(cè)量范圍應(yīng)該在0～250mmHg內(nèi)，則對(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(cè)量血壓時(shí)的抗干擾能力與測(cè)量精度。