基于LPC3250的智能電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　血壓指血管內(nèi)的血液對(duì)于單位面積血管壁的側(cè)壓力，即壓強(qiáng)。正常的心臟是一個(gè)強(qiáng)有力的肌肉器官，它日夜不停地、有節(jié)律地一張一縮，使血液在循環(huán)器官內(nèi)流動(dòng)。血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，無論心臟收縮或舒張，都對(duì)血管壁產(chǎn)生一定的壓力。血壓有兩種，一是收縮壓，它指在心室收縮時(shí)，主動(dòng)脈壓急劇升高，在收縮期的中期達(dá)到最高值，這時(shí)的動(dòng)脈血壓值稱為收縮壓，也稱為“高壓”;另一是舒張壓，它指在心室舒張時(shí)，主動(dòng)脈壓下降，在心舒末期動(dòng)脈血壓的最低值稱為舒張壓，也稱為“低壓”.

　　該多功能電子血壓計(jì)，采用示波法進(jìn)行測(cè)量，其原理是通過測(cè)量血液流動(dòng)時(shí)對(duì)血管壁產(chǎn)生的振動(dòng)，在袖帶放氣過程中，只要袖帶內(nèi)壓強(qiáng)與血管壓強(qiáng)相同，則振動(dòng)最強(qiáng)。其優(yōu)點(diǎn)為：使用簡(jiǎn)易，可一人獨(dú)自操作，測(cè)量值便于記錄，體積輕巧便于攜帶。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　該多功能電子血壓計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括LPC3250主控模塊、電源及復(fù)位模塊、檢測(cè)模塊、LCD觸摸屏模塊、WiFi模塊、語音模塊和USB模塊等6大模塊。

　　2.2 主控LPC3250

　　主控采用NXP新推出的高度集成LPC3250微處理器，具有高性能、高集成度、低功耗等的特點(diǎn)，非常適合本方案的設(shè)計(jì)要求。它采用90 nm工藝和功能強(qiáng)大的ARM926EJ-S內(nèi)核，主頻高達(dá)208 MHz,具有全系列標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)。其中包括帶專用DMA控制器的24位LCD控制器，可支持STN和TFT面板;三通道10位400 kHz A/D轉(zhuǎn)換器，帶觸摸屏接口;內(nèi)部集成高達(dá)11個(gè)PWM通道;USB OTG接口，能全速連接主機(jī)和器件;一個(gè)支持DDR和SDR SDRAM,SRAM,FLASH和靜態(tài)器件的外部存儲(chǔ)控制器。充分滿足了本設(shè)計(jì)的需要，外部只需加入很少芯片就可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，并可使整個(gè)系統(tǒng)體積減小、功耗降低、穩(wěn)定性增加和成本得到控制。

　　2.3 壓力傳感器XFGN-6025KPGSR

　　該設(shè)計(jì)采用日本Fujikura公司生產(chǎn)的新一代壓力傳感器XFGN-6025KPGSR,它的重量只有0.35 g,主要用于便攜式電子血壓計(jì)，采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，內(nèi)部含有放大、溫度補(bǔ)償及預(yù)校正失調(diào)電壓和量程，從而提高了測(cè)量的精度、穩(wěn)定性，也省去了放大電路。它直接將血壓轉(zhuǎn)換為0~4.5 V的電信號(hào)，對(duì)應(yīng)的血壓值為0~25 kPa,即0~187.5 mmHg,與血壓計(jì)的設(shè)計(jì)要求非常匹配。

　　2.4 濾波器MAX267

　　所測(cè)得的模擬信號(hào)還要經(jīng)過濾波，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其中濾波用于濾掉信號(hào)中的直流成分、電源及皮膚與袖帶摩擦的高頻噪聲和工頻干擾等。該設(shè)計(jì)采用Maxim公司的MAX267,它是Maxim眾多開關(guān)電容濾波器(SCF)芯片中較簡(jiǎn)潔的一種。內(nèi)部包含2個(gè)已經(jīng)固定成帶通型，并且使用相同的Q參數(shù)和頻率變換比例的二階SCF和一個(gè)運(yùn)放。通過選擇適當(dāng)?shù)姆答侂娮韬蚎參數(shù)，能夠組成不同波紋率的Butterworth或Chebyshev濾波器。這樣大大減少了外圍電路，且使用靈活，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于采用集成運(yùn)放組成的濾波電路，非常適合于本設(shè)計(jì)。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 程序流程

　　軟件部分是系統(tǒng)有效工作的核心，其程序流程如圖2所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后，由U-boot引導(dǎo)啟動(dòng)嵌入式Linux,初始化相關(guān)硬件和程序并進(jìn)入主菜單。其中數(shù)據(jù)查詢，可在LCD上查看以往測(cè)量結(jié)果，并由機(jī)器進(jìn)行簡(jiǎn)單的健康情況分析;網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可手動(dòng)將測(cè)得的結(jié)果通過WiFi傳送至醫(yī)院，并與醫(yī)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)話;開始檢測(cè)，血壓計(jì)進(jìn)入檢測(cè)模式;系統(tǒng)設(shè)置，可對(duì)系統(tǒng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，并可對(duì)系統(tǒng)固件進(jìn)行升級(jí);個(gè)人信息，可輸入自己的身高、體重、性別和年齡等信息，方便系統(tǒng)對(duì)每個(gè)人的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分別管理和有針對(duì)性的健康情況分析。