基于LPC3250的智能電子血壓計設(shè)計

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　血壓指血管內(nèi)的血液對于單位面積血管壁的側(cè)壓力，即壓強(qiáng)。正常的心臟是一個強(qiáng)有力的肌肉器官，它日夜不停地、有節(jié)律地一張一縮，使血液在循環(huán)器官內(nèi)流動。血液在血管內(nèi)流動時，無論心臟收縮或舒張，都對血管壁產(chǎn)生一定的壓力。血壓有兩種，一是收縮壓，它指在心室收縮時，主動脈壓急劇升高，在收縮期的中期達(dá)到最高值，這時的動脈血壓值稱為收縮壓，也稱為“高壓”;另一是舒張壓，它指在心室舒張時，主動脈壓下降，在心舒末期動脈血壓的最低值稱為舒張壓，也稱為“低壓”.

　　該多功能電子血壓計，采用示波法進(jìn)行測量，其原理是通過測量血液流動時對血管壁產(chǎn)生的振動，在袖帶放氣過程中，只要袖帶內(nèi)壓強(qiáng)與血管壓強(qiáng)相同，則振動最強(qiáng)。其優(yōu)點為：使用簡易，可一人獨自操作，測量值便于記錄，體積輕巧便于攜帶。

　　2 硬件設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　該多功能電子血壓計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括LPC3250主控模塊、電源及復(fù)位模塊、檢測模塊、LCD觸摸屏模塊、WiFi模塊、語音模塊和USB模塊等6大模塊。

　　2.2 主控LPC3250

　　主控采用NXP新推出的高度集成LPC3250微處理器，具有高性能、高集成度、低功耗等的特點，非常適合本方案的設(shè)計要求。它采用90 nm工藝和功能強(qiáng)大的ARM926EJ-S內(nèi)核，主頻高達(dá)208 MHz,具有全系列標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)。其中包括帶專用DMA控制器的24位LCD控制器，可支持STN和TFT面板;三通道10位400 kHz A/D轉(zhuǎn)換器，帶觸摸屏接口;內(nèi)部集成高達(dá)11個PWM通道;USB OTG接口，能全速連接主機(jī)和器件;一個支持DDR和SDR SDRAM,SRAM,FLASH和靜態(tài)器件的外部存儲控制器。充分滿足了本設(shè)計的需要，外部只需加入很少芯片就可實現(xiàn)系統(tǒng)功能，并可使整個系統(tǒng)體積減小、功耗降低、穩(wěn)定性增加和成本得到控制。

　　2.3 壓力傳感器XFGN-6025KPGSR

　　該設(shè)計采用日本Fujikura公司生產(chǎn)的新一代壓力傳感器XFGN-6025KPGSR,它的重量只有0.35 g,主要用于便攜式電子血壓計，采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，內(nèi)部含有放大、溫度補(bǔ)償及預(yù)校正失調(diào)電壓和量程，從而提高了測量的精度、穩(wěn)定性，也省去了放大電路。它直接將血壓轉(zhuǎn)換為0~4.5 V的電信號，對應(yīng)的血壓值為0~25 kPa,即0~187.5 mmHg,與血壓計的設(shè)計要求非常匹配。

　　2.4 濾波器MAX267

　　所測得的模擬信號還要經(jīng)過濾波，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其中濾波用于濾掉信號中的直流成分、電源及皮膚與袖帶摩擦的高頻噪聲和工頻干擾等。該設(shè)計采用Maxim公司的MAX267,它是Maxim眾多開關(guān)電容濾波器(SCF)芯片中較簡潔的一種。內(nèi)部包含2個已經(jīng)固定成帶通型，并且使用相同的Q參數(shù)和頻率變換比例的二階SCF和一個運放。通過選擇適當(dāng)?shù)姆答侂娮韬蚎參數(shù)，能夠組成不同波紋率的Butterworth或Chebyshev濾波器。這樣大大減少了外圍電路，且使用靈活，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于采用集成運放組成的濾波電路，非常適合于本設(shè)計。

　　3 軟件設(shè)計

　　3.1 程序流程

　　軟件部分是系統(tǒng)有效工作的核心，其程序流程如圖2所示。系統(tǒng)啟動后，由U-boot引導(dǎo)啟動嵌入式Linux,初始化相關(guān)硬件和程序并進(jìn)入主菜單。其中數(shù)據(jù)查詢，可在LCD上查看以往測量結(jié)果，并由機(jī)器進(jìn)行簡單的健康情況分析;網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可手動將測得的結(jié)果通過WiFi傳送至醫(yī)院，并與醫(yī)生進(jìn)行簡單的對話;開始檢測，血壓計進(jìn)入檢測模式;系統(tǒng)設(shè)置，可對系統(tǒng)時間、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，并可對系統(tǒng)固件進(jìn)行升級;個人信息，可輸入自己的身高、體重、性別和年齡等信息，方便系統(tǒng)對每個人的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分別管理和有針對性的健康情況分析。