单片机的电子血压计的设计
目录
引言 1
一 电子血压计的总体介绍 2
（一）电子血压计简介 2
1.电子血压计的简单介绍 2
2.电子血压计的功能介绍 2
3.电子血压计使用的正确的姿势和注意事项 2
（二）电子血压计装置的设计 2
1.设计的要求 2
2.设计方案 2
（三）血压计的测量和工作原理 3
1.血压测量的工作原理 3
2.电子血压计的工作原理 4
二 电子血压计的硬件电路的设计 4
（一） MCS-51单片机的简介及其电路设计 4
1. 本次设计中的单片机的介绍 4
2.单片机的电路设计 8
（二）传感器的简单介绍和外接电路的设计 10
1.传感器的简单介绍 10
2.单片机与传感器连接的电路设计 11
（三）模数转换器的设计 12
1.A/D转换原理 12
（四）关于液晶显示模块的电路设计 13
1.数码管显示模块的设计 13
2.LED显示器与单片机的连接电路设计 14
三 系统流程图以及程序的设计 15
（一） 单片机主程序流程图 15
（二）数据采集的流程图 15
（三）数据显示的流程图 16
（四）电子血压计的程序设计 17
总结 18
谢辞 19
参考文献 19
附录一 主机程序 20
附录二 信号源和传感器电路原理图 22
引言
人们的生活水平 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
提升的同时许多疾病的侵害也随之而来，近几年高血压、糖尿病的患者越来越多。老年人身体素质下降更易患上此类疾病，特别是属于心血管疾病的高血压，它是一种慢性疾病且很难治愈，有第一无形杀手的称谓。患者会伴有耳晕目眩的症状，更有严重者会危及生命。因此及时的预防和治疗是很重要的，为了解决准确便捷的测量血压的问题，设计了一款电子血压计。
有许多的病患由于不够重视疾病本身而耽误了最佳治疗时间，最终引发悲剧，因此随时的监测血压的状况，对预防和治疗疾病是十分重要的。
传统的医用血压计是水银式，医生在测量时需要戴上听诊器，不停按压，使用过程比较繁琐，并且容易有误差。本次设计的电子血压计比传统医用血压计体积小，便于携带，操作简单。而且电子血压计拥有记忆读出功能，更利于判断一段时间内身体的血压变化。
一 电子血压计的总体介绍
（一）电子血压计简介
1.电子血压计的简单介绍
便携式电子血压计的体积很小巧，分量轻，方便携带。并且操作步骤简单，就连上了年纪的老年人也能很快学会使用。传统的血压计用的是水银，而电子血压计不是，他的出现可以降低水银外泄带来的环境污染的程度。
2.电子血压计的功能介绍
首先电子血压计的血压值由压力传感器测量得出，然后经过A / D转换器的血压数据变成数字信号传入单片机中，数据通过程序处理后，将数据显示在LCD上。
3.电子血压计使用的正确的姿势和注意事项
测量者在测量前需休息至少15分钟，保持轻松安静的状态。左手测量时将手臂穿入袖带，袖带的空气管朝向手掌内侧，佩戴时袖带靠近手肘一侧的距离为10mm-20mm，空气管的标记应在中指的延长线上。袖带缠绕到右手手臂上时，使袖带空气管位于身体内侧，注意胳膊肘不要压到空气管。测量时袖带中心处与心脏保持在同一高度，身体挺直放松，保持安静，不要移动身体，不要说话。
（二）电子血压计装置的设计
1.设计的要求
电子血压计是由传感技术和单片机合成的，这种结构可以实现的功能有三点；（1）通过单片机判断高、低压。(2)可感应电流的压力并且成功转换成压电信号。（3）将测量结果显示在屏幕上。传感器的性能要高，价格要适中，有灵敏度高的要求，测量范围要求一般。人体的血压会一直改变的，因此要求传感器能及时测得高、低压。体积小巧，集成度高，抗干扰能力强，有较高的可靠性，容易实现商业化。屏幕上的数据要清楚，要有一个对眼睛舒适的亮度，产品使用时间长。设计中使用LED显示器。
2.设计方案
此次设计的电子血压计采用的单片机是MCS-51，图1是血压计各部件连接图。
图1 血压计的连接图
图2是系统工作示意图：
图2 系统工作示意图
一旦电源被接通时，使用键盘来设置血压的参数， 参数定好后，系统中的A/D转换开始，转换完成后进行数据处理，如果没有转换完成继续进行程序周期转换。数据的采样在数据处理阶段中完成，分析最大、最小值，收缩压与舒张压是按最大、最小值的血压原理确定的，最终通过单片机输送到LED显示屏上。
（三）血压计的测量和工作原理
1.血压测量的工作原理
用示波法进行血压的测量，当袖带振幅达到最大值的时候， 动脉的平均压就是袖带的压力。收缩压对应于第一拐点的包络的幅度，包络线的第二个拐点对应于 DBP。通常采用最大振幅法来确定收缩压的数值。若界面的脉冲波的幅度UI与Um之比
图3 收缩压和舒张压位置图
图中可见最大振幅值AMAX处，瞬时幅度值为0. 5安迈的瞬态位置处时，对应的位置处的血压DC分量定义为收缩压。瞬幅度值为0. 8安迈的瞬态位置处时，对应的血压DC分量定义为舒张压。收缩压与舒张压的数值通过单片机的控制输出到LED液晶显示屏上。
2.电子血压计的工作原理
②指令寄存器（Instruction Register），是专门用来放置程序存储器中读出的指令的，并将这个指代命令送到指令译码器(Instruction Decoder,ID)中。
③指令译码器（ID），一般用来对Instruction Register中的指令进行译码。指令译码器（ID）会产生各种各样的控制信号，其控制单片机SCM的各个部件正常运作。
图8 复位电路图
（2）单片机的时钟电路：
片内反相放大器的输入是XTAL1，输出端口是XTAL2，自激振荡器由放大器和片外晶体振荡器共同构成。微调电容C1、C2它们的数值范围一般在30-47PF，对电容选择虽然不严格但是它的容量的大小还是会有一定的影响性。
（三）数据显示的流程图
在电子血压计的测量中因为要显示动态的舒张压、收缩压、心率所以压力值、漏气速率在测量过程中要显示出来。在校准时也要显示这些值。流程图见图19：
引言 1
一 电子血压计的总体介绍 2
（一）电子血压计简介 2
1.电子血压计的简单介绍 2
2.电子血压计的功能介绍 2
3.电子血压计使用的正确的姿势和注意事项 2
（二）电子血压计装置的设计 2
1.设计的要求 2
2.设计方案 2
（三）血压计的测量和工作原理 3
1.血压测量的工作原理 3
2.电子血压计的工作原理 4
二 电子血压计的硬件电路的设计 4
（一） MCS-51单片机的简介及其电路设计 4
1. 本次设计中的单片机的介绍 4
2.单片机的电路设计 8
（二）传感器的简单介绍和外接电路的设计 10
1.传感器的简单介绍 10
2.单片机与传感器连接的电路设计 11
（三）模数转换器的设计 12
1.A/D转换原理 12
（四）关于液晶显示模块的电路设计 13
1.数码管显示模块的设计 13
2.LED显示器与单片机的连接电路设计 14
三 系统流程图以及程序的设计 15
（一） 单片机主程序流程图 15
（二）数据采集的流程图 15
（三）数据显示的流程图 16
（四）电子血压计的程序设计 17
总结 18
谢辞 19
参考文献 19
附录一 主机程序 20
附录二 信号源和传感器电路原理图 22
引言
人们的生活水平 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
提升的同时许多疾病的侵害也随之而来，近几年高血压、糖尿病的患者越来越多。老年人身体素质下降更易患上此类疾病，特别是属于心血管疾病的高血压，它是一种慢性疾病且很难治愈，有第一无形杀手的称谓。患者会伴有耳晕目眩的症状，更有严重者会危及生命。因此及时的预防和治疗是很重要的，为了解决准确便捷的测量血压的问题，设计了一款电子血压计。
有许多的病患由于不够重视疾病本身而耽误了最佳治疗时间，最终引发悲剧，因此随时的监测血压的状况，对预防和治疗疾病是十分重要的。
传统的医用血压计是水银式，医生在测量时需要戴上听诊器，不停按压，使用过程比较繁琐，并且容易有误差。本次设计的电子血压计比传统医用血压计体积小，便于携带，操作简单。而且电子血压计拥有记忆读出功能，更利于判断一段时间内身体的血压变化。
一 电子血压计的总体介绍
（一）电子血压计简介
1.电子血压计的简单介绍
便携式电子血压计的体积很小巧，分量轻，方便携带。并且操作步骤简单，就连上了年纪的老年人也能很快学会使用。传统的血压计用的是水银，而电子血压计不是，他的出现可以降低水银外泄带来的环境污染的程度。
2.电子血压计的功能介绍
首先电子血压计的血压值由压力传感器测量得出，然后经过A / D转换器的血压数据变成数字信号传入单片机中，数据通过程序处理后，将数据显示在LCD上。
3.电子血压计使用的正确的姿势和注意事项
测量者在测量前需休息至少15分钟，保持轻松安静的状态。左手测量时将手臂穿入袖带，袖带的空气管朝向手掌内侧，佩戴时袖带靠近手肘一侧的距离为10mm-20mm，空气管的标记应在中指的延长线上。袖带缠绕到右手手臂上时，使袖带空气管位于身体内侧，注意胳膊肘不要压到空气管。测量时袖带中心处与心脏保持在同一高度，身体挺直放松，保持安静，不要移动身体，不要说话。
（二）电子血压计装置的设计
1.设计的要求
电子血压计是由传感技术和单片机合成的，这种结构可以实现的功能有三点；（1）通过单片机判断高、低压。(2)可感应电流的压力并且成功转换成压电信号。（3）将测量结果显示在屏幕上。传感器的性能要高，价格要适中，有灵敏度高的要求，测量范围要求一般。人体的血压会一直改变的，因此要求传感器能及时测得高、低压。体积小巧，集成度高，抗干扰能力强，有较高的可靠性，容易实现商业化。屏幕上的数据要清楚，要有一个对眼睛舒适的亮度，产品使用时间长。设计中使用LED显示器。
2.设计方案
此次设计的电子血压计采用的单片机是MCS-51，图1是血压计各部件连接图。
图1 血压计的连接图
图2是系统工作示意图：
图2 系统工作示意图
一旦电源被接通时，使用键盘来设置血压的参数， 参数定好后，系统中的A/D转换开始，转换完成后进行数据处理，如果没有转换完成继续进行程序周期转换。数据的采样在数据处理阶段中完成，分析最大、最小值，收缩压与舒张压是按最大、最小值的血压原理确定的，最终通过单片机输送到LED显示屏上。
（三）血压计的测量和工作原理
1.血压测量的工作原理
用示波法进行血压的测量，当袖带振幅达到最大值的时候， 动脉的平均压就是袖带的压力。收缩压对应于第一拐点的包络的幅度，包络线的第二个拐点对应于 DBP。通常采用最大振幅法来确定收缩压的数值。若界面的脉冲波的幅度UI与Um之比
图3 收缩压和舒张压位置图
图中可见最大振幅值AMAX处，瞬时幅度值为0. 5安迈的瞬态位置处时，对应的位置处的血压DC分量定义为收缩压。瞬幅度值为0. 8安迈的瞬态位置处时，对应的血压DC分量定义为舒张压。收缩压与舒张压的数值通过单片机的控制输出到LED液晶显示屏上。
2.电子血压计的工作原理
②指令寄存器（Instruction Register），是专门用来放置程序存储器中读出的指令的，并将这个指代命令送到指令译码器(Instruction Decoder,ID)中。
③指令译码器（ID），一般用来对Instruction Register中的指令进行译码。指令译码器（ID）会产生各种各样的控制信号，其控制单片机SCM的各个部件正常运作。
图8 复位电路图
（2）单片机的时钟电路：
片内反相放大器的输入是XTAL1，输出端口是XTAL2，自激振荡器由放大器和片外晶体振荡器共同构成。微调电容C1、C2它们的数值范围一般在30-47PF，对电容选择虽然不严格但是它的容量的大小还是会有一定的影响性。
（三）数据显示的流程图
在电子血压计的测量中因为要显示动态的舒张压、收缩压、心率所以压力值、漏气速率在测量过程中要显示出来。在校准时也要显示这些值。流程图见图19：
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