基于avr单片机的血压、脉搏装置设计

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1、基于AVR单片机的血压、脉搏装置设计文章出处：计算机工程关键字：AVR血压计脉搏计当今社会人们迫切希望一套成形的人体生理参数测量系统。血压和脉搏是人体的重要生理参数，是人们了解人体生理状况的重要指标⋯。电子血压脉搏计是一种应用范围十分广泛的医疗设备，它外观轻巧、携带方便、操作简便、显示清晰，且脉搏、血压测量一次完成，对提高人们的生活质量也发挥了重要作用。本文设计的电子血压脉搏计主要由压力传感器、仪用放大器、滤波器、直流气泵、AVR单片机和LED显示器构成。它是基于脉搏波时间变化特征的测压原理，利用定时充气的方法实现了精确的

2、时限充气，并且提供LED循环显示，显示出收缩压、舒张压和脉率的值。整台装置的核心部分是专用的压力传感器BP300，信号处理芯片ATMEGAl6。前者将袖带内的压力信号转换成电压信号，后者控制整个电路工作，利用AVR单片机中的AD转换器，基于脉搏波时间变化特征的测压原理对采样到的电信号数据进行软件处理，从而寻找出血压和脉率值，把模拟信号转变成数字信号，把最终的结果通过LED显示出来。1系统的硬件设计本文所设计的血压和脉搏装置主要包括袖套、气泵、压力传感部分、信号放大提取部分、AVR单片机处理信号部分以及显示部分。其采用的核心

3、理论——基于脉搏波时间变化规律进行血压测量的原理¨’4J。其原理是将滤波放大后的脉搏信号通过高精度，功能强大的示波器，可以非常直观地观察到，随着袖带的放气，脉搏波在振荡过程中，两相邻脉搏波之间的时间间隔是在不断变化的，它先由小变大，再变小。中间间隔最大的时间段所对应的压力值为平均动脉压，通过多次实验，确定在时间间隔由小到大的变化过程中，取某一时间间隔与最大时间间隔的比值大于或等于0.85时，判断为收缩压；在时间间隔由大到小的变化过程中，取某一时间间隔与最大时闯间隔的比值小于或等于0．7时，判断为舒张压。脉搏的计算方法是将记

4、录了采样点数N和脉搏波数N1，利用公式(60*N1*fs)／N进行处理，就得出了结果(fS是采样频率)。整体流程如图1所示。1．1传囊器和放大部分的设计传感器被定义为能感受规定的被测量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。生物医学传感器是获取人体生理和病理信息的工具，是生物医学工程中的重要分支。生物医学传感器的作用是将被测的生理参数转换为与之相对应的电学量输出，以提供生物医学和临床诊断的研究与分析所需的数据川。本仪器采用了BP300T压力传感器(图2、图3)，它是细微加工硅材料而成的传感器，也是六脚双列直插式封装的传

5、感器。它是一种比较理想的元件，因为不需要补偿，而且具有低滞后性、高可靠性和稳定性。把感应到的压力信号转换为相应的电压信号，并且是线性对应的。它的主要参数指标为：300mmHg的压力感受范围；零漂是±20mv；输出电压范围是100_+30mv；供电电压为5VDC；环境温度范围为．20℃一-I-100℃。为了克服生理信号微弱、易受干扰的特点，采用仪用放大器AD620(图4、图5)。只需要调节一个外接电阻就可以使放大倍数在l一1000的范围变化。具有八脚双列直插式的封装中最大供电电流是1．3mA，供电电压的范围是±2．3V一±1

6、8V之间，输入漂溢电压是501aV，适应的温度范围是一40。C一854C。AD620具有低温漂、低噪声、低漂溢输入电流，适用于生理信号的检测，而且特别适用于低电源供电、高输入电阻的压力传感器中。1．2滤波部分的设计和充放气装置的设计传感器和电路中的器件常会产生噪声，人为的发射源也可以通过各种耦合渠道使信号通道感染上噪声，为了提高模拟输入信号的信噪比，可以用信号滤波器来衰减这些噪声，即通过滤波器来去除许多也测量无关的频率成分，滤去不必要的高频、低频或无关信号，或是取得某些特定频段的信号。从AD620输出的信号实际上是袖内压力

7、信号与脉搏波信号的叠加，为了便于软件处理，必须从该输出信号中提取出脉搏信号。由于脉搏信号和静压力信号是两种频率不同的信号，在对脉搏信号处理以前，必须滤掉工频干扰和静压力信号，因此需要设计低通滤波器和高通滤波器，并在设计中借助于放大器对信号进行放大。脉搏信号的频率范围是0．IHZ一30HZ，因此，采用带通滤波器滤出脉搏信号。采用的是集成的四运放LM324对所提取出的脉搏信号进行放大。LM324(图6)是一个含有4个运算放大器的集成芯片，其中每一个放大器都是差动输入。它的成本比较低，有许多单个运放放大器没有的优点，这4个放大器

8、工作的时候，需要的电压最低是3V，最高可以达到32V，电压范围比较宽，可以较好地与其他外接电路的电压进行匹配。它具有十四脚的双列直插式封装。充放气装置采用的是AVR单片机来控制直流电机的工作。当AVR单片机输出高电平时，气泵立即工作；输出低电平时，气泵立即停止工作。至于放气阀，采用固定放气的方式。在充气