跟着生活水平的不断进步以及城市老龄化份额的进步，医疗检测设备的家庭化逐步成为了趋势。
其间家用电子血压计便是典型的家庭医疗检测设备之一。血压计大致上可分为两种：一是水银式血压计，其长处为数值安稳，其缺陷为：无法一人自行操作，且有必要专业医护人员操作，肉限调查差错极大主观性强，体积较大不易带着。二是电子式血压计其长处为：运用简易，可一人单独操作，丈量值便于记载，体积轻盈便于带着。电子式血压计具有了许多长处，越来越遭到普通家庭的欢迎。本文介绍了以PIC16F877为操控中心。辅以气压传感器FGN-605PGSR和用作传感器与MCU之间模仿信号处理的LM324／331模仿电路以及LCD驱动芯片HD44780A，完成了家用电子血压计的规划。该规划尽量将体系运用的芯片和被迫组件数量下降，故具有低本钱小型化低功耗的特色。
1 PIC16F877单片机
PIC16F877单片机美国微芯(Micro Chip)公司推出的8位CMOS FLASH 28／40引脚的单片机。单片机选用RISC CPU，有35条单字节的指令，即确保了必要的指令功率也兼具了操控芯片本钱和简化编程复杂度。其首要特色如下：
宽作业电压为2.0～5.5 V；
时钟周期为0～20 MHz指令周期为0～5 MHz；
片内FLASH ROM为8 k Words，RAM为368 B，E2PROM为256 B；
低功耗作业电流0.6 mA@3V时钟周期为4 MHz；
2个8位和1个16位定时器；
2个16位捕捉／比较模块或2个10位PWM模块；
10位多信道ADC；
串行通信口SPI，I2C，USART及8位并行通信口。
2 外围组件介绍
FGN-605PGSR是日本专业传感器供货商fujikura公司推出的专门用于血压计的气压传感器，其尺度为10.3 mm×7 mm×9.5 mm，可测压力规模-34.47～+34.47 kPa契合所要量测的压力规模。FGN-605PGSR原理是在恒流源供电的文氏电桥上的电阻随气压改变而输出双端差分电压信号。LM324是常用的4运放14脚双列直插集成电路，LM311是常用的4比较器14脚双列直插集成电路，其具有电源电压规模宽，静态功耗小，可单电源运用，贱价等长处。HD44780A是日立推出的点阵字符液晶显现操控器和驱动器，可显现16字×1行或16字×2行或20字×4行之文字形式，每个字为5*7点矩阵字型。
3 电子血压计作业原理
3.1 血压丈量原理界说
血压的概念便是血液流经血管壁时的压力。由心脏出来的血液，需求有推力，才干绕行身体一周，心脏便是借着不断的缩短、放松，将血液推送行进。血压有两种，一是缩短压：是当心脏缩短把血液打到血管所测得的血压，二是舒张压：是心脏在不缩短所得的压力。当袖带的压力等于血压时，血液开端能够流转而发生所谓的袖带声，这时分也便是缩短压，有必要开端从这儿做记载，直到最终当袖带声没有的时分，此点即为舒张压。
3.2 体系作业原理
体系框图如图2所示。体系由压力传感器(FGN-605PGSR)，恒流源(LM324×1)，差分扩大(LM324×3)，0.8 Hz二阶高通滤波(LM324×1)，200倍扩大(LM324×2)，38Hz二阶低通滤波(LM324×1)，血压脉冲触发(LM311×1)，液晶驱动器(HD44780A)和单片机(PIC16F877)组成。
单片机首要作业为：PWM输出操控气泵充气漏气调整袖带内气压；一路ADC采样袖带内气压直流重量以便获得缩短压和舒张压；一路ADC采样袖带内气压沟通重量经剖析核算剖析后确认缩短压和舒张压的瞬态时刻方位；接纳血压脉冲信号触发ADC作业；将核算出的缩短压和舒张压成果输出至液晶驱动器显现。
一次丈量血压的进程为：按激活键单片机PWM输出操控气泵充气至200 mmHg高，渐渐以每秒约下降5 mmHg的速度放气。压力传感器输出信号经差分扩大器后变单端信号一路送入单片机ADC监督直流重量，另一路送入0.8 Hz二阶高通滤波器滤除直流重量；沟通重量经200倍扩大后输入38 Hz二阶低通滤波器去除电源及皮肤与袖带冲突的高频噪声和工频搅扰并将此信号维持在0～5 V之问，滤波后的沟通重量一路送入血压脉冲触发然后触发单片机ADC作业，另一路送入单片机ADC核算幅值，先找出最大振幅值Amax，在往前找幅值为0.5Amax的瞬态方位对应血压直流重量即为缩短压，往后找幅值为0.8Amax的瞬态方位对应血压直流重量即为舒张压，将核算出的缩短压和舒张压成果输出至液晶驱动器显现。血压信号及缩短压和舒张压方位如图3所示。
4 硬件规划
4.1 PIC16F877单片机
时钟输入 外接有源晶振通过OSC1／CLKIN(Pin13)输入8 MHz主频。
电源输入 体系电源为9 V电池，通过外部7805降压到直流5 V输入VDD(Pin11，32)。
按键输入 按键低电平脉冲通过RB0／INT(Pin33)输入，以中止方法触发一次丈量血压的进程，中止服务子程序有消除按键颤动的处理。
气泵驱动 RC1(Pin33)为内部PWM模块的输出信道，PWM驱动气泵充气和放气。
喇叭驱动 RC3(Pin37)驱动喇叭输出丈量血压时的提示和进程声响。
液晶驱动操控 对HD44780A输出指令和数据进行显现操控，RC.3～5(Pin18，23，24)接HD44780A操控线RS，R／W，EN；RD.0～7(Pin19～22，27～30)接HD44780A数据总线DB0～7。
4.2 供给传感器偏置的恒流源
如图4所示，运放LM324-11输入正端为可设定的直流偏置电压Vref，LM324-11输出端和输入负端供给了压力传感器电桥恒流偏置的回路。
4.3 差分转单端输出的扩大电路
通过两个运放LM324-12，13阻隔，LM324-14差分扩大后其输出电压
4.4 0.8 Hz二阶高通巴特沃思滤波器
选用二阶巴特沃思二阶高通滤波，运放LM324-24接成跟从器扩大倍数为1，高通滤波器的传递函数为：
取二阶巴特沃思网络函数的系数a11=1.414，截止角频率ωc=0.8×2π，取C1=C2=0.1μF。
4.5 200倍扩大电路
用两个级运放LM324-21，22搭成的份额扩大电路，榜首级为20倍扩大，第二级为10倍扩大。
4.6 38Hz二阶低通巴特沃思滤波器
选用二阶巴特沃思二阶低通滤波，运放LM324-23接成跟从器，扩大倍数为1，低通滤波器的传递函数为：
取二阶巴特沃兹网络函数的系数a11=1.414，截止角频率ωc=38×2 ，取C3=C4=0.1μF。
4.7 血压脉冲触发
使用比较器LM311设定必定的电压门限，将血压沟通信号构成脉冲，输入PIC16F877 RC2的CCP1触发ADC信道1作业。
5 单片机软件规划
5.1 初始化作业
上电后对单片机寄存器，SRAM，特别功用的设置如PWM，输入输出端口的设置做必要的初始化；对HD44780A输出指令封闭显现。
5.2 按键输入
未按键时RB0／INT(Pin33)端口为大电阻上拉状况，有按键时低电平脉冲通过此端口输入，中止方法触发一次丈量血压的进程，进入中止服务子程序后每隔10 ms判别一次端口状况，接连读到3次低电平，则判别按键有用，这是消除按键颤动的处理。判别按键有用后对HD44780A输出指令显现开端测验画面。
5.3 气泵充气
判别按键有用后，PWM输出对气泵充气。中止充气的条件有两个有必要一起满意：一是ADC信道0测到的血压直流重量是否大于4 V；二是ADC信道1测到血压沟通重量是否介于1.6～4.9 V之间。满意此条件表明气压已满意，可中止充气，一般此刻气压略大于200 mmHg。
5.4 丈量血压
PWM输出匀速放气。心跳脉冲通过CCP1触发ADC信道1采样血压沟通重量测出每个脉冲的峰峰值，一起核算出这个脉冲时刻段内ADC信道0测到的血压直流重量的均匀值。把峰峰值和直流均匀值作为一对数据记载起来，每个心跳脉冲会对应一对数据。 5.5 核算缩短压和舒张压
ADC信道0测到的血压直流重量是否小于1 V表明气压低于50 mmHg，是单次丈量完毕的标志。然后开端计算记载下来的若干组峰峰值和直流均匀值，找出峰峰值最大的值Amax，在往前找峰峰值最接近0.5Amax的一对数据其间血压直流重量即为缩短压，往后找峰峰值最接近0.8Amax的一对数据其间血压直流重量即为舒张压。判别测出缩短压和舒张压的值落在合理的数据规模内，如：缩短压应在80～190 mmHg规模内和舒张压50～120 mmHg规模内。将核算出落在合理数据规模内的缩短压和舒张压成果输出至液晶驱动器显现。
5.6 ADC数据处理
ADC信道1测血压沟通重量的采样率为2 kHz，其取值原由为：心跳脉冲频率上限约为2 Hz，界说峰值呈现的时刻约占心跳脉冲周期的1％，在峰值邻近ADC丈量10次，所以ADC的采样率=2 Hz／1％×10=2 kHz。由于ADC丈量到数据含有电源及皮肤与袖带冲突的高频噪声，有必要通过ADC屡次丈量才可将噪声形成的反常数据去除，这儿选用的做法将屡次丈量的数据先做比较先去掉单个与大多数数据相差较大的数据，在剩余的数据中取偏大(小)的几个数据做均匀然后得到高(低)峰值。
本规划将PIC16F877设置单次数模转化时刻为48μs，具体条件为FUSC=8 MHz，TOSC=125 ns，TAD=32TOSC，故单次数模准转化时刻TADC=12TAD=12×32×125 ns=48μs。实践上在数模转化前还有必要保存20 μs采样坚持时刻。这种设置采样率的最大值可做到1／(48μs+20 μs)=14.7 kHz远大于要求的2 kHz，故满意要求。ADC信道0测血压直流重量模准转化时刻设置与ADC信道1相同，每次采样紧接着ADC信道1采样后进行。
5.7 反常处理
(1) 充气时在限制时刻内未满意气压满意高即中止充气的条件，则先放气然后从头充气。接连3次呈现此反常，则HD44780A输出错误信息。
(2) 放气时在限制时刻内未满意气压满意低即中止血压丈量的条件，则抛弃此次丈量数据再放气然后从头充气并丈量。接连3次呈现此反常，则HD44780A输出错误信息。
(3) 丈量后核算出的缩短压和舒张压未落在合理的数据规模内，则抛弃此次丈量数据再放气然后从头充气并丈量。接连3次呈现此反常，则HD44780A输出错误信息。
6 结 语
电子血压计具有低本钱、小型化、低功耗、自动化程度高的长处，在运用上带来了便携和易操作的特色，然后使电子血压计呈现出家用化的趋势。本文给出了完好的带着式电子血压计规划方案，并根据P%&&&&&% 16F877为操控中心辅以压力传感器和外围的模仿电路以及LCD驱动芯片完成了电子血压计的规划。此规划可直接转化为实践产品，故有较高的实用价值。
