基于SOPC的智能電子血壓計設(shè)計

摘要：針對以往電子血壓計的不足，介紹了一種基于可編程片上系統(tǒng)(SOPC)的智能電子血壓計的設(shè)計，血壓測量的方法采用基于充氣過程的示波法。該系統(tǒng)采用Cyclone II系列低成本FPGA，并嵌NNIOS II軟核作為核心處理器，可以完成自動測量血壓、信息顯示、數(shù)據(jù)存儲、查看和刪除歷史數(shù)據(jù)等功能。由于采用了FPGA，從而簡化了電路的設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并且使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，有利于系統(tǒng)的升級。
關(guān)鍵詞：可變超過片上系統(tǒng)； 智能； 電子血壓計；示波法

O 引言
血壓是反映心血管系統(tǒng)狀態(tài)的重要生理參數(shù)，合適的血壓是維持人體正常新陳代謝的必要條件。隨著人民生活水平的不斷提高以及城市老齡化程度的提高，人們自我保健意識逐漸增強(qiáng)，電子血壓計具有低成本、小型化、自動化程度高等優(yōu)點，如今已作為家庭必備的保健用品，倍受人們的青睞。SOPC(可編程片上系統(tǒng))是Altera公司提出的一種靈活、高效的SOC解決方案。用可編程邏輯技術(shù)把整個系統(tǒng)放到一塊硅片上，稱作SOPC。它可以將MCU、DSP和FPGA完美結(jié)合，有非常好的發(fā)展前景。

1 人體血壓測量原理
1．1血壓測量
血壓測量方法有很多，最常用的無創(chuàng)血壓測量方法為柯氏音法和示波法。本文設(shè)計所采用的是基于充氣的示波法。基于示波法的充氣測量恰好是放氣測量的逆過程，如圖1所示，在壓力增加(充氣)過程中，檢測靜壓力和袖帶內(nèi)氣體的振蕩波，振蕩波起源于血管壁的搏動。壓力較小時，在袖帶靜壓力小于舒張壓Pd之前，動脈管壁在舒張期已充分?jǐn)U展，管壁剛性增加，因而波幅維持在較小的水平。隨著壓力的增加，當(dāng)袖帶壓力高于收縮壓Ps時，動脈被壓閉，此時因近端脈搏的沖擊而呈現(xiàn)細(xì)小的振蕩波；當(dāng)袖帶靜壓等于平均壓時，波幅達(dá)到最大值；振蕩波的包絡(luò)線所對應(yīng)的袖帶靜壓力就間接地反映了動脈血壓。

1．2 心率計算
心率指心臟每分鐘搏動的次數(shù)，由于心臟與脈搏搏動一致，所以在測量血壓的同時可以測得心率。心率的測定關(guān)鍵判斷脈搏波的峰值，然后根據(jù)在一定時間內(nèi)測定有多少個脈搏波，從而計算出心率。

2 SOPC系統(tǒng)的硬件設(shè)計
SOPC系統(tǒng)的硬件設(shè)計框圖如圖2所示。