无线传输数字血压计的设计硬件部分(附件)
随着人们对自己的身体健康状况越来越重视，越来越多的家庭都会准备一个数字血压计。为了解决传统的水银血压计体积较大不易携带和常规的数字血压计不能发送数据的缺点，本课题研究一种可无线传输的数字血压计，采用蓝牙技术传输数据。该系统主要包括单片机控制电路、充放气控制电路、血压信号采集电路、液晶显示电路和蓝牙模块等，完成了电路原理图的设计和实物的制作与调试。该血压系统能够准确测量人体血压，可以将血压数据通过蓝牙模块发送到智能手机上，方便受测者携带且容易操作，具有一定的实用价值。关键词 血压计，蓝牙，压力传感器，数据采集
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
2 血压计的分类和血压测量原理 3
2.1 血压计的分类 3
2.2 血压测量原理 5
3 硬件电路设计 7
3.1 硬件电路总体设计 7
3.2 单片机控制电路 7
3.3 充放气控制电路 12
3.4 血压信号采集电路 13
3.5 液晶显示电路 15
3.6 蓝牙模块 16
3.7 蜂鸣器模块 18
3.8 按键电路 18
3.9 电源电路 19
4 调试运行 19
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录 29
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着医学技术的发展，临床医学对人体血压测量的精度和可靠性的要求越来越高[1]。血压是监控严重疾病患者最重要的指标之一，如心脏病、心脑血管疾病、高血压等，所以我们必须要对血压进行准确、及时、连续的检测。如今许多人都受到高血压的困扰，它已经严重影响人们的身体健康。全国健康普查的结果表明，我国平均每3个家庭就有一个高血压患者，慢性高血压的发病率在4%左右，其中在老年人群中发病率高达10%左右[2]。因此我们必须加强对人群特别是对身体不好的老年人血压的监测。人们通常去医院测量血压或者自备血压计在家中自己测量。但是这两种测量方法都有一些缺点，在医 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
院诊室测量会受到时间和地点的限制，且血压变异症患者昼夜间存在较大波动，往往错过对隐匿性高血压和诱发白大衣性高血压诊断的最佳时机[3]。通常，许多高血压患者觉得去医院测量排队浪费时间或者是因为检查成本太高而放弃去医院检查，所以许多高血压患者选择在家进行测量。在家自测也有许多弊端，一是有可能由于患者操作的不严谨导致他们测量数据不准确，医生无法得到准确血压值从而没有办法分析病情。二是自行测量的数据又没法立刻发给医院的医护人员。因此，我们必须要为高血压病患和医疗人员设计出一个低成本、精度高、方便测量、可互相通信传输数据的新型血压计。
从去医院测量血压再到人们在家自测血压，人们对血压计的需求越来越大。市面上出现了各种各样的数字血压计，主要有臂式血压计和腕式血压计两种类型。臂式血压计优点是测量准确，缺点是使用时要露出手臂，在冬天使用显得不便。而腕式血压计虽然体型较小，使用便捷，但是对于有血液循环障碍的病人和年纪较大的人来说不适用，而且测量的准确度总的来说没有臂式血压计高。这两类血压计一般还可以存储若干条历史记录，但是由于不具备无线通信功能，只能通过手工抄录等方式获取历史纪录，容易产生错误[4]。而利用无线技术传输数据，医护人员能很快的知道高血压患者的血压情况，数据可以很快的传输到监控中心的计算机上，有助于专家对患者血压进行实时监测和分析。所以采用无线通信技术对患者血压进行监控显得尤为必要。
现在，在无线传感器网络的无线通信方面可以采用的短距离无线通信技术主要有红外、蓝牙、超宽带(UWB)、WiFi 和紫蜂协议等[5]，采用的远距离通信技术有4G和GPRS等。因为蓝牙的优点是能耗少、体积小、安全性能好、抗干扰性强，所以蓝牙技术广泛的应用于生产和生活中的很多电子电器设备中[6]。又因为蓝牙的使用成本较低，所以在短距离的无线通信技术当中，蓝牙是首选。平板电脑，笔记本电脑和移动手机等便携式电子产品之间的通信也因蓝牙技术的出现而“交流”的更加便捷。蓝牙技术有标准规范，它能够在全世界各个地方使用。我们不仅能利用蓝牙进行数据传输，还可以用它来语音通信。在日常生活中，装有蓝牙的设备也随处可见，像笔记本电脑、无线蓝牙耳机、手机、掌上电脑、汽车、医疗设备、和许多其它电子设备。因为这些电子设备都安装了蓝牙模块，所以它们可以完成配对，相互传输数据。蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，它不像传统有线技术需要固定的地方连接电缆，进行大量的布线之后，才可以传输数据，它只要搜索到目标蓝牙模块，完成配对即可传输数据。而且有线技术传输数据的速率也没有无线技术的快。蓝牙易于安装和设置，使用起来非常方便。与红外等其他短距离无线通信技术相比，蓝牙传输数据速度快，蓝牙4.0理论上具有24Mbps的最高速度，安全性高，功耗低。蓝牙可以穿透障碍物传输，但它的传输距离是有限的，一般限制在十米范围以内，传输范围的大小正好是一个卧室的空间，因此蓝牙模块特别适用于家庭。
1.2 国内外研究现状
现如今人们的生活越来越好，对自己的身体健康也越来越关注。由于无线通信技术的发展，越来越多的新科技运用到医疗领域中。在此基础上，许多血压检测技术便应运而生。
黄广翔、王静研究了一种基于安卓（Android）系统智能手机的生理参数无线监测系统，可供日常血压、心率等检测使用[7]，具有操作简单、携带方便、数据可无线传输等优点。该系统通过单片机和压力传感器等模块构成人体血压和心率的检测端，完成对人体生理参数的测量。蓝牙模块和智能手机相连接，通过蓝牙模块将数据自动传到智能手机上[8]，智能手机收到数据后，通过 WiFi 或者是数据网络，可将收集的数据及时发送到远程数据服务中心[9]。
现在大多数的血压计采用的是袖带示波法，针对这种血压计存在不能连续测量人体血压的缺点，苌飞霸等研究了一种可穿戴式无线体域网系统。该系统是将无线传感器网络与互联网连接起来，进行人体生理信号的信息交换和通讯[10]。先对人体5个生理参数进行采集，然后通过蓝牙把采集到的数据发送给PDA机，最后通过GPRS发送到医院中。此系统可以实现对人体生理参数连续的实时测量。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
2 血压计的分类和血压测量原理 3
2.1 血压计的分类 3
2.2 血压测量原理 5
3 硬件电路设计 7
3.1 硬件电路总体设计 7
3.2 单片机控制电路 7
3.3 充放气控制电路 12
3.4 血压信号采集电路 13
3.5 液晶显示电路 15
3.6 蓝牙模块 16
3.7 蜂鸣器模块 18
3.8 按键电路 18
3.9 电源电路 19
4 调试运行 19
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录 29
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着医学技术的发展，临床医学对人体血压测量的精度和可靠性的要求越来越高[1]。血压是监控严重疾病患者最重要的指标之一，如心脏病、心脑血管疾病、高血压等，所以我们必须要对血压进行准确、及时、连续的检测。如今许多人都受到高血压的困扰，它已经严重影响人们的身体健康。全国健康普查的结果表明，我国平均每3个家庭就有一个高血压患者，慢性高血压的发病率在4%左右，其中在老年人群中发病率高达10%左右[2]。因此我们必须加强对人群特别是对身体不好的老年人血压的监测。人们通常去医院测量血压或者自备血压计在家中自己测量。但是这两种测量方法都有一些缺点，在医 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
院诊室测量会受到时间和地点的限制，且血压变异症患者昼夜间存在较大波动，往往错过对隐匿性高血压和诱发白大衣性高血压诊断的最佳时机[3]。通常，许多高血压患者觉得去医院测量排队浪费时间或者是因为检查成本太高而放弃去医院检查，所以许多高血压患者选择在家进行测量。在家自测也有许多弊端，一是有可能由于患者操作的不严谨导致他们测量数据不准确，医生无法得到准确血压值从而没有办法分析病情。二是自行测量的数据又没法立刻发给医院的医护人员。因此，我们必须要为高血压病患和医疗人员设计出一个低成本、精度高、方便测量、可互相通信传输数据的新型血压计。
从去医院测量血压再到人们在家自测血压，人们对血压计的需求越来越大。市面上出现了各种各样的数字血压计，主要有臂式血压计和腕式血压计两种类型。臂式血压计优点是测量准确，缺点是使用时要露出手臂，在冬天使用显得不便。而腕式血压计虽然体型较小，使用便捷，但是对于有血液循环障碍的病人和年纪较大的人来说不适用，而且测量的准确度总的来说没有臂式血压计高。这两类血压计一般还可以存储若干条历史记录，但是由于不具备无线通信功能，只能通过手工抄录等方式获取历史纪录，容易产生错误[4]。而利用无线技术传输数据，医护人员能很快的知道高血压患者的血压情况，数据可以很快的传输到监控中心的计算机上，有助于专家对患者血压进行实时监测和分析。所以采用无线通信技术对患者血压进行监控显得尤为必要。
现在，在无线传感器网络的无线通信方面可以采用的短距离无线通信技术主要有红外、蓝牙、超宽带(UWB)、WiFi 和紫蜂协议等[5]，采用的远距离通信技术有4G和GPRS等。因为蓝牙的优点是能耗少、体积小、安全性能好、抗干扰性强，所以蓝牙技术广泛的应用于生产和生活中的很多电子电器设备中[6]。又因为蓝牙的使用成本较低，所以在短距离的无线通信技术当中，蓝牙是首选。平板电脑，笔记本电脑和移动手机等便携式电子产品之间的通信也因蓝牙技术的出现而“交流”的更加便捷。蓝牙技术有标准规范，它能够在全世界各个地方使用。我们不仅能利用蓝牙进行数据传输，还可以用它来语音通信。在日常生活中，装有蓝牙的设备也随处可见，像笔记本电脑、无线蓝牙耳机、手机、掌上电脑、汽车、医疗设备、和许多其它电子设备。因为这些电子设备都安装了蓝牙模块，所以它们可以完成配对，相互传输数据。蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，它不像传统有线技术需要固定的地方连接电缆，进行大量的布线之后，才可以传输数据，它只要搜索到目标蓝牙模块，完成配对即可传输数据。而且有线技术传输数据的速率也没有无线技术的快。蓝牙易于安装和设置，使用起来非常方便。与红外等其他短距离无线通信技术相比，蓝牙传输数据速度快，蓝牙4.0理论上具有24Mbps的最高速度，安全性高，功耗低。蓝牙可以穿透障碍物传输，但它的传输距离是有限的，一般限制在十米范围以内，传输范围的大小正好是一个卧室的空间，因此蓝牙模块特别适用于家庭。
1.2 国内外研究现状
现如今人们的生活越来越好，对自己的身体健康也越来越关注。由于无线通信技术的发展，越来越多的新科技运用到医疗领域中。在此基础上，许多血压检测技术便应运而生。
黄广翔、王静研究了一种基于安卓（Android）系统智能手机的生理参数无线监测系统，可供日常血压、心率等检测使用[7]，具有操作简单、携带方便、数据可无线传输等优点。该系统通过单片机和压力传感器等模块构成人体血压和心率的检测端，完成对人体生理参数的测量。蓝牙模块和智能手机相连接，通过蓝牙模块将数据自动传到智能手机上[8]，智能手机收到数据后，通过 WiFi 或者是数据网络，可将收集的数据及时发送到远程数据服务中心[9]。
现在大多数的血压计采用的是袖带示波法，针对这种血压计存在不能连续测量人体血压的缺点，苌飞霸等研究了一种可穿戴式无线体域网系统。该系统是将无线传感器网络与互联网连接起来，进行人体生理信号的信息交换和通讯[10]。先对人体5个生理参数进行采集，然后通过蓝牙把采集到的数据发送给PDA机，最后通过GPRS发送到医院中。此系统可以实现对人体生理参数连续的实时测量。
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