硅壓式傳感器和MSP430F149單片機(jī)的電子血壓計設(shè)計

　1 引言

　　測量血壓的傳統(tǒng)儀器是機(jī)械式水銀血壓計，電子血壓計近幾年才在市場上出現(xiàn)。電子血壓計與傳統(tǒng)血壓計相比，雖然操作簡單、使用方便，但準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性往往不太理想。本設(shè)計力求準(zhǔn)確、穩(wěn)定，以適用于老年人或病人隨時監(jiān)測自己血壓情況及臨床醫(yī)學(xué)檢測。

　　2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　本設(shè)計采用Motorola公司的MPX53GC硅壓式傳感器和TI公司MSP430F149單片機(jī)為主要器件， 構(gòu)成電子血壓計，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。系統(tǒng)由MCU、 傳感器、LCD液晶顯示器、操作面板、充放氣控制 電路、氣泵和氣閥、蜂鳴器、存貯器、電源等部分 構(gòu)成。

　　2.1 微處理器的選擇

　　單片機(jī)是整個系統(tǒng)的大腦，它不僅要對系統(tǒng)進(jìn) 行監(jiān)控、對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，而月.要通過對測量 結(jié)果的判定調(diào)整硬件的參數(shù);使系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié) 在最佳的工作狀態(tài)，具有一定的智能性。根據(jù)系統(tǒng) 的設(shè)計要求，選用TI公司的MSP430F1 49單片機(jī) 。

　　MSP430內(nèi)嵌ADC12，它是12位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn) 換器，具有高速、通用的特點。ADC12可對8個外 部模擬信號之一或4個內(nèi)部電壓之一作轉(zhuǎn)換。 ADC12具有通用的采樣/保持電路，給用戶提供了 采樣時序的各種選擇。MSP430F149單片機(jī)則能很 好滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。

　　2.2 傳感器電路設(shè)計

　　MPX53GC是Motorola X型傳感器，該類傳感器價格低廉、線性優(yōu)良、噪聲小、響應(yīng)迅速，并且在 恒流源供電的情況下具有溫度白補(bǔ)償掙陛。傳感器電路的組成如圖2所示，壓力傳感器的輸出信號先 經(jīng)過濾波電路，然后進(jìn)行放大，同時單片機(jī) MSP430F149將產(chǎn)生1：10脈寬控制鋸齒波發(fā)生器， 產(chǎn)生鋸齒波與經(jīng)過處理的壓力信號相比較，將電平 信號轉(zhuǎn)換為脈寬信號。單片機(jī)MSP430F149測量脈寬，然后經(jīng)過相應(yīng)的運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換為收縮壓(SP)、舒張壓(DP)、平均壓(MP) 。

　　2.3 濾波電路設(shè)計

　　在血壓測量過程中，由于傳感器MPX53GC輸 出的信號極其微弱，而且混有高頻噪聲，如果電路 設(shè)計不合理，微弱的信號就會被噪聲淹沒。因此在 每一級放大電路中，都應(yīng)有相應(yīng)的噪聲濾除或抑制 電路 ，此外要盡量的消除分布電容與分布電感的 耦合，在必要處進(jìn)行屏蔽。如圖3所示，采用有源低通濾波器，有效地削弱高頻噪聲，并適當(dāng)放大信 號。其頻率函數(shù)可表示為：

　　2.4 充放氣控制電路設(shè)計

　　充放氣電路也是影響測量準(zhǔn)確度的一個重要因素。因此，怎樣控制充氣閥和放氣閥，才能得到最好的測量結(jié)果是關(guān)鍵。在測量過程中，我們采用 單片機(jī)MSP430F149控制充放氣速率，根據(jù)壓力大小進(jìn)行控制充氣閥和放氣閥的動作，這樣不但能夠 準(zhǔn)確控制充放氣的速率，而且能很好的監(jiān)測整個系 統(tǒng)的運(yùn)行情況，此外，還可以避免一些意外的人體傷害。