基于NXP微控制器的多功能電子血壓計設計

　1 系統工作原理

　　血壓指血管內的血液對于單位面積血管壁的側壓力，即壓強。正常的心臟是一個(gè)強有力的肌肉器官，它日夜不停地、有節律地一張一縮，使血液在循環(huán)器官內流動(dòng)。血液在血管內流動(dòng)時(shí)，無(wú)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(shí)，主動(dòng)脈壓急劇升高，在收縮期的中期達到最高值，這時(shí)的動(dòng)脈血壓值稱(chēng)為收縮壓，也稱(chēng)為“高壓”;另一是舒張壓，它指在心室舒張時(shí)，主動(dòng)脈壓下降，在心舒末期動(dòng)脈血壓的最低值稱(chēng)為舒張壓，也稱(chēng)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(guò)測量血液流動(dòng)時(shí)對血管壁產(chǎn)生的振動(dòng)，在袖帶放氣過(guò)程中，只要袖帶內壓強與血管壓強相同，則振動(dòng)最強。其優(yōu)點(diǎn)為：使用簡(jiǎn)易，可一人獨自操作，測量值便于記錄，體積輕巧便于攜帶。

　　2 硬件設計

　　2.1 系統總體結構

　　該多功能電子血壓計系統的總體結構框圖如圖1所示，主要包括LPC3250主控模塊、電源及復位模塊、檢測模塊、LCD觸摸屏模塊、WiFi模塊、語(yǔ)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(diǎn)，非常適合本方案的設計要求。它采用90 nm工藝和功能強大的ARM926EJ-S內核，主頻高達208 MHz，具有全系列標準外設。其中包括帶專(zhuān)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轉換器，帶觸摸屏接口；內部集成高達11個(gè)PWM通道；USB OTG接口，能全速連接主機和器件；一個(gè)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(mǎn)足了本設計的需要，外部只需加入很少芯片就可實(shí)現系統功能，并可使整個(gè)系統體積減小、功耗降低、穩定性增加和成本得到控制。

　　2.3 壓力傳感器XFGN-6025KPGSR

　　該設計采用日本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，內部含有放大、溫度補償及預校正失調電壓和量程，從而提高了測量的精度、穩定性，也省去了放大電路。它直接將血壓轉換為0~4.5 V的電信號，對應的血壓值為0~25 kPa，即0~187.5 mmHg，與血壓計的設計要求非常匹配。

　　2.4 濾波器MAX267

　　所測得的模擬信號還要經(jīng)過(guò)濾波，然后進(jìn)行A/D轉換。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。該設計采用Maxim公司的MAX267，它是Maxim眾多開(kāi)關(guān)電容濾波器（SCF）芯片中較簡(jiǎn)潔的一種。內部包含2個(gè)已經(jīng)固定成帶通型，并且使用相同的Q參數和頻率變換比例的二階SCF和一個(gè)運放。通過(guò)選擇適當的反饋電阻和Q參數，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，性能遠遠優(yōu)于采用集成運放組成的濾波電路，非常適合于本設計。