单片机的血压测量仪设计
目 录
目 录 IV
1 绪 论 1
1.1 课题研究的目的意义 1
1.2 电子血压计现状及发展方向 2
1.3 论文研究内容 2
2 血压的形成及其测量原理 2
2.1 血压的形成 2
2.2 血压的基本测量方法 4
2.2.1 直接测量（有创法） 4
2.2.2 间接测量（无创法） 5
2.2.3 血压计的技术指标 6
3 系统主要元器件介绍 8
3.1 单片机介绍 8
3.2 MPS20N0040D-D介绍 9
3.3 LCD显示器 11
4 硬件电路设计 13
4.1 单片机最小系统 13
4.2 传感器电路 14
4.3 LCD显示电路 14
5 软件设计 15
5．1 软件设计的语言及工具 15
5.1.1 择选开发语言 15
5.1.2 开发工具的选择 15
5.2 系统软件设计流程 16
5.3 AD模数转换及数值处理设计流程 16
5.4 数码管显示模块 18
5.5 血压数值获取模块设计 19
6 结 论 19
参考文献 21
致 谢 22
1 绪 论
1.1 课题研究的目的意义
世界卫生组织经过大量调查资料并结合各个国当前的现状指出，亚健康随时威胁着二十一世纪的人群，并成为威胁大多数人群健康的第一号杀手。前面提及的亚健康主要是指人的身体与心理状态处于健康与疾病的中间的一种低质健康状态[1]。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
据资料统计：全世界有百分之七十的人处于亚健康状态，另有相关资料显示中国平均三个家庭中就有一个是患者，其中以高血压为最多;在高血压病情中慢性低血压发病率为百分之四左右,这个当中年老的人群中也就可高以达到百分之一十左右。现阶段中国高收入群体表现得较为明显，在其中也体现了人们过速老化的趋势加快在某些程度上超过一部分欧美国家的水平。在中国的部分人群中，亚健康表现比较突出为“白领”阶层和脑力劳动工作人员，为什么会在这些人群中呢？主要是,因为他们的工作压力与秠精神压力比常人要大很多，经过长时间的精神压力积蓄，也就会使他们的大脑超负荷运转，进而也就会导致这些人们脑部疲劳[2]。
大多数人群中不良身体状态以亚健康居多，但亚健康只是人们身体不是很良好的一种表述，其不能确定的说是一种病，但长期的亚健康状态可能会导致多种疾病，甚至精神上的疾病。这种状态通过合理的调理，规律的作息，良好的生活习惯可以转化为健康；若长期不注意，甚至加重，则可能导致，心脏病、高血压、癌症、神经性头痛等多种疾病。若在这种状态下又收到突然性、冲击性大负荷工作，甚至会使人猝死[3]。
高血压在进来已经成为人类最大的杀手之一，尤其是家族内有相关遗传病史的人、肥胖的、长期生活习惯不规律、大量吸烟酗酒的人群，在其年老时更容易受到身体不适的影响，这个当中主要以高血压对人的身体威胁为主[4]。随着当前社会的发展与人们生活节奏的加快，大部分年轻人与中老年人的生活压力逐步增加，如果他的事生活奔放的没有得到很好的释放，他们的身体长期处于亚健康状态下，高血压的威胁已经在不知不觉中危及许多年轻人的生活。
随着当前社会的发展与人们生活水平的提高，越来越多的人们很希望过上健康的生活，这一想法成为全世界人们美好的的追求。但是，有些疾病，如高血压。在早期只有及其微弱的可察觉症状，如头晕、头痛等，被大多数人所忽视。调查结果显示，我国的高血压患者高达1.5亿，但明确知道自己患有高血压，并针对这种病情进行了有效的治疗控制的只占其中很少一部分人。如果人们都能定期进行常规性体检，在早期有症状时及时调理或者趁早治疗，将能避免很多不幸的发生。但是有些指标需要经常性的监测，得到一个大致的曲线参数来判断身体的状况，如血压的测量，而且现在的技术的发展，已经足以让我们足不出户就将这些问题解决，这一切只需要一台便携式电子血压测量计即可，操作简单，无需专门培训，便能在家中实时监测自己的身体状态指数。
1.2 电子血压计现状及发展方向
市场经济的调节，会使市场随着社会的风向快速调转。随着人们健康意识越来越高，近年来医疗器械，尤其是保健类医疗器械得到了突飞猛进的发展，产品的国际贸易额每年以25%的速度增长,但是因为其作为新兴技术的产品，售价一般都较高，在民众中的普及度并不高。现在市场上常见电子血压计的技术指标见表1-1。
表1-l各类血压计的技术参数
微电子产品已经做为一种新兴的、实用的技术逐步进入了我们生活的每一个领域，已不再是单单用于工业、航天、研发单位的专享。其高效率和高自动化的特性已经得到了人们的认可。本文正是基于这种前提下，采用十分成熟的51单片机作为微控制器，结合最新的传感器技术，设计并实现了这款新型的电子血压计。
1.3 论文研究内容
1、详细的介绍了本文的研究背景、意义及其发展现状。
2、对血压的形成和测量原理、测量方法进行一个系统的介绍，使大家对该课题有一个较为全面的认识。
3对系统主要元器件进行选型介绍。
4对系统的硬件结构进行由整体到局部的介绍，对系统的结构有一个清晰地轮廓。
5主要研究了软件系统，包括软件环境和系统流程图等。
2 血压的形成及其测量原理
2.1 血压的形成
血液的循环在人体中起着交通运输的作用，起点与右心室，血液从这里流出进过肺部，通过渗透作用，与氧气结合变成流回左心室的动脉血，在这个过程中左心室又通过心肌的收缩同时并将左心室的血液泵出，经过全省各处，将氧气送至各处，并在其流过各处时送来或带走各种营养物质，完成人体内氧气和营养的运输作用，之后回流的血液变味了静脉血，通过经脉系统将血液送回右心房，进行下一循环。其不间歇的工作保持了人体各器官组织正常有效的运行。
图2-1 人体循环系统模式图
血液循环的动力来自心脏收缩扩张时的压力差，当需要泵出血液时，心脏收缩，产生高压将血液通过主动脉推向全身各处；当其需要血液回流时，心脏扩张，压力减小，血液通过静脉系统回流心脏。其收缩时的压力记为高压(收缩压)，其扩张时的压力记为舒张压(低压）。血液便是靠着这压力的差值提供的能量循环，这种差值称为脉压差，其在一定程度上可以反映心脏的工作能力，将一个周期内的血压压力波形积分然后除以周期时间，所得到的数值可记为血压平均值，一般情况下，为了计量方便，我们直接采用低压加上三分之一的脉压差的值作为血压平均值。
压力的测量分为两种，绝对压力和相对压力（标准压力）。前者是采用真空气压作为基值来进行测量，后者是相对于大气压力来进行测量。标准压力虽然不能再绝对数值上反应问题，但其对比得到的差值在某些情况下具有相同的价值。我们进行血压测量大部分都是采用标准压力，相对于大气压力进行测量。但在呼吸系统的的压力测量中，有些情况下会采用绝对压力值来测量。
目 录 IV
1 绪 论 1
1.1 课题研究的目的意义 1
1.2 电子血压计现状及发展方向 2
1.3 论文研究内容 2
2 血压的形成及其测量原理 2
2.1 血压的形成 2
2.2 血压的基本测量方法 4
2.2.1 直接测量（有创法） 4
2.2.2 间接测量（无创法） 5
2.2.3 血压计的技术指标 6
3 系统主要元器件介绍 8
3.1 单片机介绍 8
3.2 MPS20N0040D-D介绍 9
3.3 LCD显示器 11
4 硬件电路设计 13
4.1 单片机最小系统 13
4.2 传感器电路 14
4.3 LCD显示电路 14
5 软件设计 15
5．1 软件设计的语言及工具 15
5.1.1 择选开发语言 15
5.1.2 开发工具的选择 15
5.2 系统软件设计流程 16
5.3 AD模数转换及数值处理设计流程 16
5.4 数码管显示模块 18
5.5 血压数值获取模块设计 19
6 结 论 19
参考文献 21
致 谢 22
1 绪 论
1.1 课题研究的目的意义
世界卫生组织经过大量调查资料并结合各个国当前的现状指出，亚健康随时威胁着二十一世纪的人群，并成为威胁大多数人群健康的第一号杀手。前面提及的亚健康主要是指人的身体与心理状态处于健康与疾病的中间的一种低质健康状态[1]。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
据资料统计：全世界有百分之七十的人处于亚健康状态，另有相关资料显示中国平均三个家庭中就有一个是患者，其中以高血压为最多;在高血压病情中慢性低血压发病率为百分之四左右,这个当中年老的人群中也就可高以达到百分之一十左右。现阶段中国高收入群体表现得较为明显，在其中也体现了人们过速老化的趋势加快在某些程度上超过一部分欧美国家的水平。在中国的部分人群中，亚健康表现比较突出为“白领”阶层和脑力劳动工作人员，为什么会在这些人群中呢？主要是,因为他们的工作压力与秠精神压力比常人要大很多，经过长时间的精神压力积蓄，也就会使他们的大脑超负荷运转，进而也就会导致这些人们脑部疲劳[2]。
大多数人群中不良身体状态以亚健康居多，但亚健康只是人们身体不是很良好的一种表述，其不能确定的说是一种病，但长期的亚健康状态可能会导致多种疾病，甚至精神上的疾病。这种状态通过合理的调理，规律的作息，良好的生活习惯可以转化为健康；若长期不注意，甚至加重，则可能导致，心脏病、高血压、癌症、神经性头痛等多种疾病。若在这种状态下又收到突然性、冲击性大负荷工作，甚至会使人猝死[3]。
高血压在进来已经成为人类最大的杀手之一，尤其是家族内有相关遗传病史的人、肥胖的、长期生活习惯不规律、大量吸烟酗酒的人群，在其年老时更容易受到身体不适的影响，这个当中主要以高血压对人的身体威胁为主[4]。随着当前社会的发展与人们生活节奏的加快，大部分年轻人与中老年人的生活压力逐步增加，如果他的事生活奔放的没有得到很好的释放，他们的身体长期处于亚健康状态下，高血压的威胁已经在不知不觉中危及许多年轻人的生活。
随着当前社会的发展与人们生活水平的提高，越来越多的人们很希望过上健康的生活，这一想法成为全世界人们美好的的追求。但是，有些疾病，如高血压。在早期只有及其微弱的可察觉症状，如头晕、头痛等，被大多数人所忽视。调查结果显示，我国的高血压患者高达1.5亿，但明确知道自己患有高血压，并针对这种病情进行了有效的治疗控制的只占其中很少一部分人。如果人们都能定期进行常规性体检，在早期有症状时及时调理或者趁早治疗，将能避免很多不幸的发生。但是有些指标需要经常性的监测，得到一个大致的曲线参数来判断身体的状况，如血压的测量，而且现在的技术的发展，已经足以让我们足不出户就将这些问题解决，这一切只需要一台便携式电子血压测量计即可，操作简单，无需专门培训，便能在家中实时监测自己的身体状态指数。
1.2 电子血压计现状及发展方向
市场经济的调节，会使市场随着社会的风向快速调转。随着人们健康意识越来越高，近年来医疗器械，尤其是保健类医疗器械得到了突飞猛进的发展，产品的国际贸易额每年以25%的速度增长,但是因为其作为新兴技术的产品，售价一般都较高，在民众中的普及度并不高。现在市场上常见电子血压计的技术指标见表1-1。
表1-l各类血压计的技术参数
微电子产品已经做为一种新兴的、实用的技术逐步进入了我们生活的每一个领域，已不再是单单用于工业、航天、研发单位的专享。其高效率和高自动化的特性已经得到了人们的认可。本文正是基于这种前提下，采用十分成熟的51单片机作为微控制器，结合最新的传感器技术，设计并实现了这款新型的电子血压计。
1.3 论文研究内容
1、详细的介绍了本文的研究背景、意义及其发展现状。
2、对血压的形成和测量原理、测量方法进行一个系统的介绍，使大家对该课题有一个较为全面的认识。
3对系统主要元器件进行选型介绍。
4对系统的硬件结构进行由整体到局部的介绍，对系统的结构有一个清晰地轮廓。
5主要研究了软件系统，包括软件环境和系统流程图等。
2 血压的形成及其测量原理
2.1 血压的形成
血液的循环在人体中起着交通运输的作用，起点与右心室，血液从这里流出进过肺部，通过渗透作用，与氧气结合变成流回左心室的动脉血，在这个过程中左心室又通过心肌的收缩同时并将左心室的血液泵出，经过全省各处，将氧气送至各处，并在其流过各处时送来或带走各种营养物质，完成人体内氧气和营养的运输作用，之后回流的血液变味了静脉血，通过经脉系统将血液送回右心房，进行下一循环。其不间歇的工作保持了人体各器官组织正常有效的运行。
图2-1 人体循环系统模式图
血液循环的动力来自心脏收缩扩张时的压力差，当需要泵出血液时，心脏收缩，产生高压将血液通过主动脉推向全身各处；当其需要血液回流时，心脏扩张，压力减小，血液通过静脉系统回流心脏。其收缩时的压力记为高压(收缩压)，其扩张时的压力记为舒张压(低压）。血液便是靠着这压力的差值提供的能量循环，这种差值称为脉压差，其在一定程度上可以反映心脏的工作能力，将一个周期内的血压压力波形积分然后除以周期时间，所得到的数值可记为血压平均值，一般情况下，为了计量方便，我们直接采用低压加上三分之一的脉压差的值作为血压平均值。
压力的测量分为两种，绝对压力和相对压力（标准压力）。前者是采用真空气压作为基值来进行测量，后者是相对于大气压力来进行测量。标准压力虽然不能再绝对数值上反应问题，但其对比得到的差值在某些情况下具有相同的价值。我们进行血压测量大部分都是采用标准压力，相对于大气压力进行测量。但在呼吸系统的的压力测量中，有些情况下会采用绝对压力值来测量。
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