MN101EF32D单片机实现示波法测量血压
f、测量时可以选择mmHg和Kpa作为主显示方式,测量精度高,达到静态1mmHg、动态3mmHg的测量精度。由于采用铁电存储器作为存储媒介,数据的保存时间很长。
MN101EF32D与外部串行铁电存储器的硬件连接
在选择外部存储器时,由于考虑到要长期反复擦除、写入所设置的工作参数和测量到的重要信息,并保存大量的历史数据,因此必须使用容量较大的静态存储器,以便写入尽可能多的数据信息并保证掉电后数据不丢失。由于EEPROM本身的设计工艺差模电感器。寿命有限,而且写入的时间较长,因此不适合用于电池供电的系统。血压计需要保存的数据设计依次为收缩压(2个字节)、舒张压(2个字节)、平均压(2个字节)、脉搏(2个字节)、每次记录的时间(5个字节)等,每次测量需要13字节存储数据。假设每天测量4次,需要13&电感生产times;4=52字节,血压计能够保存7天的数据则需要364字节,故选用"铁电"的24cL04。当打开血压计使用的时候,单片机在其PA0口模拟出IIC总线的SCL,并输入大电流电感给外部存储器24cL04的SCL引脚,同时PA1口与24cL04的SDA口进行数据交换,将有用的数据显示在LCD上。
电源处理模块及其相关电路设计
本血压计选用2节7号电池作为电源的输入。为了达到较好的供电质量,在此电路中选择了DC/DC升压芯片RN5RK331A,将2节串联的1.5伏7号电池构成的3V左右的电压升到3.3V,供给系统中的模拟电路电源,也作为数字电路的正电源供给MCU(如图3所示)。考虑到气泵、气阀如果与模拟电路、数字电路直接共用一个电源,会引入比较大的干扰,从而影响压力传感器、运放以及MCU的正大电流电感常工作,所以设计成气泵、气阀不与其它器件接在一起,直接由电池供电。
另外,血压计的重要采集数据通过运放放大的袖带气压和隔直后的脉搏波,由于它们都是通过微小的信号放大后得到的,所以A/D转换的设计也极为重要。系统采用智能充气测量、自动降压,在降压的过程中进行测量。由于在气阀工作降压的时候,电源受到波动,如果用系统电源直接拿来作为A/D的参考电压基准,必然会给测量带来误差。采用National Semiconductor的LM385作为A/D转换的电压基准连接到芯片的VREF+引脚,确保采集的数据转换准确。
LCD显示模块的设计
如图4、5所示,为了使用户更为方便、简单地使用本系统,采用LCD显示。
松下的MN101EF32D芯片内置了LCD驱动模块,可以直接驱动LCD。先初始化LCD方式控制寄存器1(LCDMD),它是8位寄存器,用来指定LCD时钟、LCD显示的ON/OFF、显示占空变压器与电感器设计比等。系统软件设计
软件的主要流程如下:
上电后,首先完成系统的初始化工作。单片机开始给气泵供电,让袖带迅速充气至被测者收缩压以上约30mmHg左右。之后单片机通过1路A/D开始采集袖带的气压,并根据袖带内气压下降的速度来控制排气阀排气,使袖带内匀速降压(3~5mmHg /s)。与此同时,另外1路A/D开始采集经过隔直的脉搏波。当脉搏波的振幅最大时,袖带的压力就是动脉的平均压。动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点,舒张压对应于包络线的第二个拐点。
软件主要细分为以下3个重要模块:
一)匀速降压控制模块
尽管气阀有自动缓慢放气的特点,但为了使袖带迅速充气至被测者收缩压以上30mmHg左右后匀速降压(3~5mmHg /s),而不能用普通的处理方法,因为整个测量过程中容易受到外界震动的影响,如人为的震动袖带、气管的震动、人的身体运动等,另外气管的刚性度也会影响到袖带内气压微弱的变化。所以袖带内的压力降低的速度与气阀开关的频率为非线形关系。
本设计采用了PID算法来控制气阀的开关时间来确保袖带以3~5mmHg /s的速度匀速降压。受到单片机的处理速度和RAM资源的限制,这里不采用浮点数运算,而将所有参数全部用整数,最后再除以2N(相当于移位),作类似定点数运算,可大大提高运算速度。最终赋值给定时器,来控制气阀的开启时间,从而保证降压的速度恒定。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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