MN101EF32D單片機實(shí)現示波法測量血壓

　　MN101EF32D是松下(Panasonic)公司于2008年初推出的產(chǎn)品，MN101Exx系列8位單片機復合了多功能的外圍功能，具有靈活而最優(yōu)化的硬件結構，簡(jiǎn)潔而高效的指令體系，充分實(shí)現經(jīng)濟性和高速性。

　　MN101E32D型單片機，內置64KB Flash、4KB RAM，具備6個(gè)外部中斷、20個(gè)內部中斷(包括NMI)、9個(gè)定時(shí)器計數器、3個(gè)串行接口、8路A/D轉換器、32×4段LCD驅動(dòng)器、監視定時(shí)器、單系統的數據自動(dòng)傳送功能、同步輸出功能以及蜂鳴器輸出等外圍功能。最小指令執行時(shí)間可達50ns，封裝為64引腳LQFP。本血壓計使用MN101EF32D的功能大致如下：

　　a、10位A/D采樣，用于靜態(tài)壓力及脈搏波的測量。

　　b、LCD顯示控制器，直接驅動(dòng)23*4段的液晶顯示器，顯示測量的過(guò)程及結果。

　　c、定時(shí)器功能，用于定時(shí)A/D采樣數據并計算自動(dòng)關(guān)機時(shí)間。

　　d、采用數字信號處理的技術(shù)對A/D采樣的信號進(jìn)行處理，主要有數字低通濾波和相關(guān)的計算。

　　e、電源開(kāi)啟采用硬件控制的方法，電源關(guān)閉采用軟件控制的方法，關(guān)機時(shí)除了穩壓模塊外，其它芯片處于斷電狀態(tài)，功耗極低。

　　f、測量時(shí)可以選擇mmHg和Kpa作為主顯示方式，測量精度高，達到靜態(tài)1mmHg、動(dòng)態(tài)3mmHg的測量精度。由于采用鐵電存儲器作為存儲媒介，數據的保存時(shí)間很長(cháng)。

　　MN101EF32D與外部串行鐵電存儲器的硬件連接

　　在選擇外部存儲器時(shí)，由于考慮到要長(cháng)期反復擦除、寫(xiě)入所設置的工作參數和測量到的重要信息，并保存大量的歷史數據，因此必須使用容量較大的靜態(tài)存儲器，以便寫(xiě)入盡可能多的數據信息并保證掉電后數據不丟失。由于EEPROM本身的設計工藝。壽命有限，而且寫(xiě)入的時(shí)間較長(cháng)，因此不適合用于電池供電的系統。血壓計需要保存的數據設計依次為收縮壓(2個(gè)字節)、舒張壓(2個(gè)字節)、平均壓(2個(gè)字節)、脈搏(2個(gè)字節)、每次記錄的時(shí)間(5個(gè)字節)等，每次測量需要13字節存儲數據。假設每天測量4次，需要13×4=52字節，血壓計能夠保存7天的數據則需要364字節，故選用鐵電的24cL04。當打開(kāi)血壓計使用的時(shí)候，單片機在其PA0口模擬出IIC總線(xiàn)的SCL，并輸入給外部存儲器24cL04的SCL引腳，同時(shí)PA1口與24cL04的SDA口進(jìn)行數據交換，將有用的數據顯示在LCD上。

　　電源處理模塊及其相關(guān)電路設計

　　本血壓計選用2節7號電池作為電源的輸入。為了達到較好的供電質(zhì)量，在此電路中選擇了DC/DC升壓芯片RN5RK331A，將2節串聯(lián)的1.5伏7號電池構成的3V左右的電壓升到3.3V，供給系統中的模擬電路電源，也作為數字電路的正電源供給MCU(如圖3所示)?？紤]到氣泵、氣閥如果與模擬電路、數字電路直接共用一個(gè)電源，會(huì )引入比較大的干擾，從而影響壓力傳感器、運放以及MCU的正常工作，所以設計成氣泵、氣閥不與其它器件接在一起，直接由電池供電。

　　另外，血壓計的重要采集數據通過(guò)運放放大的袖帶氣壓和隔直后的脈搏波，由于它們都是通過(guò)微小的信號放大后得到的，所以A/D轉換的設計也極為重要。系統采用智能充氣測量、自動(dòng)降壓，在降壓的過(guò)程中進(jìn)行測量。由于在氣閥工作降壓的時(shí)候，電源受到波動(dòng)，如果用系統電源直接拿來(lái)作為A/D的參考電壓基準，必然會(huì )給測量帶來(lái)誤差。采用National Semiconductor的LM385作為A/D轉換的電壓基準連接到芯片的VREF+引腳，確保采集的數據轉換準確。

　　LCD顯示模塊的設計

　　如圖4、5所示，為了使用戶(hù)更為方便、簡(jiǎn)單地使用本系統，采用LCD顯示。

　　松下的MN101EF32D芯片內置了LCD驅動(dòng)模塊，可以直接驅動(dòng)LCD。先初始化LCD方式控制寄存器1(LCDMD)，它是8位寄存器，用來(lái)指定LCD時(shí)鐘、LCD顯示的ON/OFF、顯示占空比等。