基于可編程片上系統的智能電子血壓計設計

2．2 壓力測量電路

2．2．1 壓力傳感器選型

本設計的壓力傳感器選擇的是Motorola公司生產(chǎn)的MPXV5050GP壓力傳感器。其內部含有信號運放，具有信號調節功能，有良好的線(xiàn)性度，可以直接將動(dòng)脈血液對血管壁的壓力轉換為0．2～4．7V的電信號，對應的血壓值為0～375mmHg，與血壓計的設計要求非常匹配。

2．2．2 驅動(dòng)電路的設計

控制氣泵和電磁閥工作的信號是由FPGA發(fā)出的，氣泵需要的工作驅動(dòng)電流為450mA，電磁閥為75mA，而FPGA的數字I／O輸出電流不能滿(mǎn)足要求。因此，為給氣泵和電磁閥提供合適的驅動(dòng)電流，采用達林頓管陣列ULN2803驅動(dòng)電路來(lái)驅動(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(lái)驅動(dòng)電磁閥和氣泵，第三路驅動(dòng)一個(gè)LED用來(lái)指示脈搏波信號。如圖5所示。

2．3 傳感器輸出信號的提取

從壓力傳感器出來(lái)的信號是脈搏波的振蕩信號和靜壓力信號的混合信號，還夾雜著(zhù)來(lái)自外界的高頻干擾、直流或低頻分量。我們將混合信號分為兩個(gè)部分，一部分經(jīng)過(guò)低通濾波器后進(jìn)行A／D轉換，從而提取出袖帶壓信號，另一部分則通過(guò)帶通濾波、放大電路，得到放大的脈搏波數據后再送入A／D轉換模塊。信號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為1，這樣做可以盡量減少誤差的放大。采用具有信號放大能力的有源濾波器對脈搏波信號的提取，通帶頻率范圍設計為0．48～4．8Hz。脈搏波信號放大濾波后，要使其最大幅度盡量接近A／D轉換模塊的允許上限，這樣有助于提高采集數據的精度。

由于需要對靜壓信號和脈搏波信號分別進(jìn)行A／D轉換，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，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，血壓計的測量范圍應該在0～250mmHg內，則對A／D轉換器的要求至少為8位(28=256)。

2．4 鍵盤(pán)電路與顯示電路

本系統用1個(gè)按鍵作為系統復位開(kāi)關(guān)，5個(gè)按鍵作為系統操作鍵盤(pán)，分別完成測量血壓、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(jiǎn)便，界面友好的特點(diǎn)。系統軟件流程設計

本系統的軟件工作流程框圖如圖7所示。其中信號處理算法部分主要是對采樣的脈搏信號進(jìn)行處理，包括采用數字濾波算法對各種干擾噪聲信號進(jìn)行識別與去除，改善脈搏波的包絡(luò )線(xiàn)等，以提高電子血壓計在測量血壓時(shí)的抗干擾能力與測量精度。