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基于STC89C52的电子血压计设计摘要本文论述了主要由STC89C52单片机，MPS40-GSF传感器及LCD1602显示电路等构成的基于STC89C52的电子血压计的设计本设计采用5V电源供电，按下开始测量开关后，单片机控制鼓风电机充气袋进行，电磁阀门进行放气，并在从充气到放气过程之中，由可充气式绑带中的压力传感器作为测量血压的工具，完成高压和低压以及脉搏周期跳动的测量随后按照程序进行计算，并由MPS40-GSF血压传感器测得血液压力和动脉的搏动信号，并进行一系列处理与计算，将经过处理的信号输入STC89C52中进行控制，并最终在1602液晶显示器上加以显示关键词：单片机；传感器；液晶显示器；血压计目录第1章 绪论 11.1选题意义 11.2国内外发展现状分析 11.3本文的研究内容与文章结构 2第2章 电子血压计的测量原理及设计方案的确定 32.1电子血压计的测量原理 32.1.1血压的形成及血压测量的工作原理 32.1.2电子血压计的工作原理 32.2控制方式的选择 42.2.1控制芯片的选择 42.2.2传感器的选择 42.2.3显示器的选择 5第3章 硬件电路的设计 63.1系统的功能分析及其体系的结构设计 63.1.1系统的功能分析 63.1.2系统总结构 63.2模块电路的设计 73.2.1MPS40-GSF传感器 73.2.2STC89C52单片机的简介及电路设计 83.2.3液晶显示电路的设计 103.2.4电源电路 123.2.5泄气电磁阀门的控制电路 123.2.6充气泵控制电路 133.2.7按键电路 133.2.8峰鸣器报警电路 143.2.9LED信号指示灯电路 14第4章 系统软件设计 164.1编程语言的选择 164.2系统工作主流程图 164.3血压检测流程图 17第5章 系统的焊接与调试 195.1硬件电路焊接 195.2系统调试 195.2.1系统程序调试 195.2.2硬件测试 20总结 21参考文献 22第1章 绪论1.1选题意义当前世界的发展不断加快，经济的增长率更是逐年提升，人们日常生活的平均水平有明显的提升，导致生活的方式和习惯也发生了改变，由此引发了一系列问题，给人们健康带来了重大威胁。

近年来，心血管方面的病症尤为常见，其中高血压由其发病的概率高，患病年龄广，影响程度大等特点位居心血管方面疾病的前列，使患者饱受疾病的摧残血压的高低在日常生活中又很难被人们所察觉到，所以导致其有极高的患病率而患者的得病知情率低，从而错失了最好治疗的机会，导致病变进一步的加剧，更不用说预防了因此，设计一款可以方便，快捷且准确的测量血压的装置对人们至关重要，其使人们可以随时的测量和监测自身血压，为高血压的预防和治疗提供了重要参考数据，为人们的身体健康带来保障[1]1.2国内外发展现状分析当前电子血压计主要使用示波法原理生产制造，而此类血压计又分为臂式和腕式[3]由示波法原理生产制造的血压计的发展大体经历了三代[4]：第一代电子血压计，由于受限于当时的技术，构成模块简单，其包括加压气泵，压力传感器和两个不同的排气阀门，特意使用两个排气阀门，目的在于加快其放气的速度，使排放气的时间减少，并在放气时测量血压其测量特点为加压和放气的速度快第二代电子式血压计是在上一代的基础上做了升级与更新，其主要的变动为去除了机械放气阀门，由电磁排气阀门来代替，使其能够真正的定速排气且可以智能加压，大大提高了测量结果的稳定性。

第三代电子血压计是在前二代的基础上的进一步的升级与优化，运用了与前两代截然不同的测量方法，即在加压的进程中完成对血压的测量其测量的主要特点为可以快速放气，并对加压的速度可以进行控制，在此过程中完成血压的测量目前由于第一代电子血压计测量误差大且控制比较粗糙已在被淘汰的边缘，第三代电子血压计采用MWI技术，技术的难度较大，掌握此项技术的公司少，所以目前国内外主流的都为第二代电子血压计1.3本文的研究内容与文章结构第一章主要介绍了血压计的分类及发展状况；第二章主要说明了血压计的测量原理与设计方案的确定；第三章主要介绍了硬件的电路设计与组成；第四章主要介绍了软件的设计；第五章主要介绍系统的调试第2章 电子血压计的测量原理及设计方案的确定2.1电子血压计的测量原理2.1.1血压的形成及血压测量的工作原理血液压力的形成是在足够循环的血液量的基础上，心脏在收缩的期间射血，血液就会对血管的侧壁产生压力（即为收缩压）具有弹性的动脉，将压力转化为能量进行储存，在心脏舒张期间又释放此能量，驱动血液的流动，从而维持了血液对血管侧壁的压力（即为舒张压）[9]由于人体上肢距心脏距离较近，所以测量后臂处的血压可以近似为人体血压。

电子式血压计测量的数据即为收缩压和舒张压，简称为高压和低压[10]测量是通过向可充气式绑带充气，当其上的压力达到一定的压力值后，在可充气式绑带缓慢排气的过程中，当血液开始流动时，可充气式绑带上的压力与血压值可视为等同此时即为收缩压，当袖带中的气体放完没有压力时，此时测得血压为舒张压[11]一般运用最大振幅法来确定收缩压与舒张压，即分别在动脉搏动的振动幅度包络线的上升和下降过程，若其振动波的图形的振幅和最大振幅值的比例小于等于Kd时，即分别对应着高压和低压收缩压表示公式为：（公式1-1）舒张压表示公式为：（公式1-2）先测出振幅的最大值，振幅最大值的一半所对应的值即近似收缩压振幅最大值的五分之四倍处所对应的值即近似舒张压最后算出的值即为所测的血压2.1.2电子血压计的工作原理本设计采用5V电源供电，按下开始测量开关后，单片机控制鼓风电机充气袋进行，电磁阀门进行放气，并在从充气到放气过程之中，由可充气式绑带作为测量血压的工具，完成高压和低压以及脉搏周期跳动的测量，并由MPS40-GSF血压传感器测得血液压力和动脉的搏动信号，并进行一系列处理，将经过处理的信号输入STC89C52中进行控制，并最终在1602液晶显示器上加以显示。

2.2控制方式的选择2.2.1控制芯片的选择方案一：MSP430单片机芯片，其内部集成度极高，除了集成有最基本的CPU外，还集成有多种功能不同的模拟、数字电路，因此应用范围极广且因其性能稳定优越，安全度高，很适合用来作为血压计的控制芯片但由于此单片机的价格偏高，遂不予考虑方案二：Atmega16单片机芯片，其作为一款优越的控制处理器，除了单片机通用的标准性能外，此单片机独有的优势为其运行速度极快，最快为16M，且其肋部集成有A/D转换模块，不用再外接A/D转换器就可以对信号进行处理，检测与控制但最总还是因其价格高，遂不予考虑方案三：STC89C52单片机芯片，其性能虽没有MSP430单片机芯片优越，但因其损耗低，且有大量的接口可供使用，再加上其价格较低廉，综合考虑后选定此单片机综合比较，选择方案三2.2.2传感器的选择传感器为可以将所测得的信息经过处理后，最总以其合适的形式输出的检测装置，所以其在现今运用极广本设计所用的传感器为物理类中的压敏传感器，用来采集血压脉搏信号并对其进行处理转换，此类传感器的型号众多，基于各种因素，对以下几种传感器进行比较与选择方案一：OMRON电容式压力传感器CP10，其可测量介质与测量温度范围都为根据人体特征进行设定，因其设计的理念，此款传感器为电子血压计专用OMRON电容式传感器，但因其成本问题，遂决定淘汰。

方案二：MPS40-GSF压力传感器为固态，运用MEMS技术，可靠性高价格低廉，且可测量的介质受限程度小，适合使用的温度范围宽，比较适合用作血压计的传感器电路的设计方案三：电容式压力传感器SENSOR101，其除了具有电容式压力传感器的共有优点外，且其信号不用进行模数转换处理就可有较高的分辨率，但因其成本问题，遂放弃此款传感器综合比较，选择方案二2.2.3显示器的选择方案一：LED显示器其为由多个发光的二极管构成的显示器，其虽然原理简洁明了，电路容易连接，成本低，但由于其只能简单的显示数字，无法满足电子血压计显示的需要，遂放弃此方案方案二：LCD液晶显示器，其由多个液晶模块构成，可以对字母、符号和数值进行显示，比较符合电子血压计对显示的要求，遂采取此方案综合比较，选择方案二第3章 硬件电路的设计3.1系统的功能分析及其体系的结构设计3.1.1系统的功能分析系统主要由STC89C52单片机，MPS40-GSF传感器，LCD1602液晶显示器及其它电路等构成的，基于STC89C52的电子式血压计的设计，通过传感器获取血压信号，随后对此信号经过一系列处理，最后把经过处理后合适的信号输入STC89C52内进行控制与显示。

为了实现此系统具有脉搏血压的检测功能，血压的高压和低压判别功能，对信号处理和显示功能1.当佩戴好袖带后，按下电源键接通电源，在按测量键，则充气泵在单片机的控制下对袖带进行充气加压，随后在排气过程中降压并完成血压的测量2.在测量结束后，蜂鸣器会发出提示音，提示测量者测量已完成，此时液晶显示器上显示为SBP：XXXmmHg DBP：XXXmmHg Pulse：XXX，其显示的数据依次对应为高压，低压和脉搏的数据信息3.经过多次的测量后，取数据的平均3.1.2系统总结构本系统的原理：当测量开关按下，通过袖带内的压力传感器，将压力转化为电子信号，随后对信号经过一系列处理，过滤掉干扰信号及模数转换，并按照算法算出血压和心率，最后经过单片机的控制将结果输送到显示器上进行显示本系统具体框图如图所示： 图3-1基于STC89C52的电子血压计设计的总结构3.2模块电路的设计3.2.1MPS40-GSF传感器一.简介 本次设计采用的MPS40-GSF为一款低成本电子血压计压力传感器，其被封装成DIP-6直插型架构，且其为通过MEMS技术制造，高可靠性，价格低廉，测控介质种类受限小，工作温度范围广，有多种量程可供选择。

易用，易安装于ONE设备应用领域，在汽车，工业，病人监测和诊断设备中被大量使用MPS40-GSF的主要特点：（1）量程：40kpa（差压）；（2）输出：mV信号；（3）供电：5VDC或恒流1mA；（4）线性精度：0.25%FS；（5）低功耗二．内部结构图3-2 MPS40-GSF的内部结构图由内部结构可以看出MPS40-GSF内有A/D转换器，控制器，多路分配器构成三.压力传感器电路的设计MPS40-GSF采用6引脚式外围封装，通过引脚将其安插在电路板上其NC引脚不接入电路，1引脚GND接地MPS40-GSF的正常工作的电压为5V，所以3引脚VCC接+5V电压并连入STC89C52D的VCC引脚，其2引脚VOUT为信号的输出端口，与STC89C52的P1.0引脚相连，将信号送入单片机中如图所示： 图3-3 MPS40-GSF 与单片机的连接电路原理图3.2.2STC89C52单片机的简介及电路设计此STC89C52芯片为51系列单片机的升级，采用DIP40引脚封装,与51单片机完全相同，但性能却得到很大提升，C52单片机能够实现高度的灵活性和高效的能力其通用功能与51单片机无差异，本文不再罗列。