基于51单片机的电子血压计设计.docx

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1、摘要血压是人类身体的一项重要的健康标志。高血压患者要根据血压来进行调节。目前常用的血压仪无法适应人们对血压的要求。本文以51微处理器为核心，研制了一种方便的医用及家居用品的血压仪。是随价格而测的快速、便捷、走向家族式、普及,让更多人获得更多的保健。由于多种因素造成的高血压，使得高血压成为一种常见的疾病，而常规的几种血压测量手段已不能完全适应高血压病人的需要，因此研制了一台51微处理器的血压仪。使得产品的价格更低廉，使用起来也更为便捷和稳定。其次，论文对51微处理器的压力表进行了总体设计。然后对电路的选择进行了具体的介绍，用流程图来解释整个电路的工作原理，用电路图表来解释整个电路的工作原理，对关

2、键的代码进行了归纳和解析，并对软件和软件的硬件进行了测试，并对整个系统的开发进行了总结。关键词：血压；血压计；51单片机一、绪论1（一）研究的背景和意义11 .本课题的研究背景12 .本课题的研究意义13 .血压计的国内外发展状况14 .本课题研究预期的成果2二、方案设计3（-）总体结构框图3（二）测量原理3（三）核心技术单片机4（四）核心技术二-气压传感器5三、系统硬件电路设计6（一）总体电路图设计6（二）51单片机电路图7（三）复位电路7（四）时钟电路8（五）气压传感器电路9（六）1CD电路设计9（七）温度传感器电路10（八）电源电路设计10四、系统软件设计12（一）整体工作流程图12（二

3、）显示流程图15（三）温度检测流程16五、系统软硬件调试17（-）PCB设计17（二）最小系统调试17（三）1CD显示调试18（四）最小系统调试19六、设计总结20（-）设计思路20（二）实验调试20（三）使用注意20参考文献21致谢错误!未定义书签。一、绪论（一）研究的背景和意义1 .本课题的研究背景在这个时代，不管是生活的压力，还是周围的环境，或者是不卫生的饮食和生活方式，都会导致人体出现各种病症。一种严重的、正在变得越来越年轻的病症一一高血压。这种病在人类的病症中排名第一，给许多病人带来了长期服用药物的折磨，并有可能危及他们的性命。2 .本课题的研究意义一种是将体内所有部位的血液都运到心

4、脏的一种，这种血管的流动速度比较慢，叫做血管，叫做血管；另一种是将身体的其他部位的血液运到心脏，这种血管的流动速度比较缓慢，叫做静脉血压；最后一种是通过在身体的其他部位流动，因为血管比较小，所以血液流动比较缓慢，叫做毛细血管。如果没有及时的检测，或病情达到了相当的程度，很难被察觉。但如果不及时治疗，很可能会导致心血管系统出现血栓、血管硬化、肾脏功能减退等并发症。因此，高血压可以说是一种“隐形杀手”。3 .血压计的国内外发展状况血压是关系到人体的健康和性命的，所以必须要知道人体的血压。需要使用的是血压计。在现代的医学领域，血压计已经是不可或缺的仪器。一开始的时候，血压计是为马量血压而准备的，一名

5、名叫海耶斯的神父，将一根270厘米长的金属管插进了一匹马的颈动脉中，鲜血很快就流进了一根270厘米高的玻璃管中，这意味着马颈动脉中的血量可以保持在270厘米以上。所以，这就是给马匹使用血压表的由来。通过将管子在人体内的液体水平对比，可以得到人体或动物的血压，这样做不仅节省了身体上的痛苦，而且还需要有专门的医师来进行手术。后来一个叫做尤利乌斯的家伙，就研究出了一种叫做“血压表”的东西。这是通过一根细细的银针将其脉搏跳动。随着心跳的进行，汞会随着心跳而上下起伏。由于血压计是用来显示血压的，也就是水银血压表，必须要经过专门的训练，从1905开始，水银血压计就一直被认为是一种很好的血压计。不过，如此强

6、大的东西，终究还是难逃被时代所取代，其弊端也渐渐被发掘出来。对柯氏音符的使用有严格的标准（受检员需要在听诊仪上聆听最初的柯氏音，从低频到低频，直至消失或改变），但在噪声或医师不小心的情况下，该仪器将不精确。若不仔细维护，则其测量也将失真。橡胶管道一不小心就会变得老旧，一不留神就会漏水，水银的流失很难掌控，血压的准确性也让人生疑。目前，随着电子感应技术的不断发展，采用了利用现代的电子学技术，间接地测定了血压。无外界因素的干扰，易于使用，可快速、平稳地进行充气和排气，1CD的显示效果更好。它可以用于家庭和门诊中的血压测定。目前，国际上很多医疗机构都将电子血压仪应用于门诊、病房。它不仅可以实现无创性

7、的检测，还可以将检测的数据以数码形式进行显示，与电子储存装置、警报装置等设备相结合，使其具有更多的功能，使用起来也更方便。4 .本课题研究预期的成果本文以51微处理器为核心，采用空气压力传感器、1cd1602.3个单独的按钮、马达驱动器、漏气门槛控制器、蜂鸣器等组成的血压仪的模型。该方案采用了示波方法，也称为振动法。是一种较为成熟的电控血压计的测定技术。其基本原则是：将套筒绑在胳膊上，使套筒自行膨胀，直至达到某一压力（通常高于收缩压3050mmHg）后，便停止加压，并将气体排出，达到某一水平，血液流动便可穿过静脉，并产生一定的震荡波，振荡波经由管道传递至压力传感装置，可即时侦测被测到的压力和脉

8、搏。随着气体的不断释放，振动的幅度也在不断增大。再次释放气体因为与胳膊的接触变得更宽松，所以压强感应器所探测到的压力和起伏变得越来越少。首先，在键盘上按下一个按钮，由微处理器接收到按钮的信息，然后启动马达，用压力计将压力提升到一个临界点，然后将压力降到一个临界点，然后将压力带中的压力值记录下来，然后将压力记录在液晶屏幕上，以便于下一次的测试。该产品体积小巧轻便，便于随身携带，费用低廉便于推广应用，使用简便，适合大众等特点。二、方案设计（一）总体结构框图图二T总体方案图图二-2总体方案图可见，本设计以单片机为核心，单片机左侧为输入器件，单片机右侧为输出器件。单片机通过线路总线通信，读取压力传感器

9、、按键和温度传感器的数值和状态，经过单片机处数据后输出到1CD液晶屏上显示或者控制电磁阀气泵和电机工作，最后根据结果声光提示等。（二）测量原理在平时的血压测定中，一般有“高压”与“低压”两种。在医疗上，压强是指心脏在收缩时将血液输送至动脉，此时的压强就是指动脉内的压强。当动脉压下降的时候，即舒张压，即舒张的心脏，使血液回到心脏。不管是高气压或低气压，如果在动脉中的压强与袖口压相当，那么就会被视为囊袋中的气压。长期的实验发现，在降压时，通过改变气罩的压强振动波振幅，可以测定出患者的血压。到现在，国际上比较一致的看法是：当空气袖腔内的气压达到最大，那么空气袖口的压力就是血管内的平均压力。动脉的收缩

10、压力与振幅的第一个转折点相一致，而舒张压则是一个转折点。收缩压的测定：通常采用最大幅度法，即在放气过程中脉搏波幅度包络的上升段。当振幅U1与脉冲波的UmUm之比KD,时，此时的对应袖带压被认为是收缩压。Ps=IUi=KsUm（公式1-1）舒张压的测定：通常采用最大振幅法来测量，但它位于脉搏波幅度包络的下降部分。当脉搏波U1的振幅与UMKDthe之比时，相应的袖带压被视为舒张压。Pd=PIUi=KdUm（公式1-2）图2-2血压收缩压和舒张压位置交直流信号首先找到最大幅度Amax,然后再找到相应于0.5Amax的暂态电压分量就是收缩压，再然后，再找到08Amax的暂态电压分量就是舒张压，然后把算

11、出来的收缩压和舒张压的结果输出到1CDo首先，将最大幅值Amax设置成具有等于等于设置的幅值的幅值为0.6Amax时的血压的DC成分，并且随后获得相应于转换位置的电压的DC成分。舒张压的幅度为0.7Amax71CD1602对舒张压和血压进行了测量。（三）核心技术-单片机该系统的主要控制部分是51微处理器。STC89C52RC,是由台湾宏晶单片公司推出的一款加强版的MCU。尽管在运算速率和所需的资源方面都无法与ARM的MCU相比。但它也有相应的优点。另外，这款微处理器的设计，也是为了物美价廉，足够本设计开发使用：ROM：256K、RAM2：256B,2个定时器，1个UAR14组8位GP1o.主频

12、可以为12-24M此款单片机采用总线型的设计，如下图2-1POP1P2P3TXDRXDD图2-3单片机内部结构图如2-1所示，这款微处理器的整体结构是：CPU总线上悬挂着一个ROM,一个RAM,两个定时To和T1,一个并行接口PO.P1、P2、P3、穿行接口和一个中断。在启动的时候，可以将输出的bin文件通过串口输入到ROM里，等着MCU一直处于重置状态，然后读取ROM里的资料，然后再进行各种程序的设置，比如计时、平行、串行、中断等等。在CPU总线中，按时间顺序排列着按顺序排列的设计，使CPU处于工作状态。（四）核心技术二-一气压传感器XGZP6847压力传感采用S0P8的方式，但是由于直接贴

13、装时要控制好温度，不存在精密机械时易损坏的压敏元件。一般都是使用厂家的S0P8转换成DIP的包装.利用传感器的输入端作为基准，通过测量传感器的输入端作为基准，对传感器进行校正后的数字电压信号进行补偿。XGZP6847型压力传感组件易于装配，体积小巧,在-IOokPa02kPa1000kPa,工作温度：-20-100摄氏度，可按客户要求设置输出信号，输出标准的信号，广泛的温控，适用于汽车的轮胎气压，机油的测量，医学电子的血压，液压，以及其他的体育设备。三、系统硬件电路设计（一）总体电路图设计第一类是模块化的，通过网络标识将所有的部件串联起来，最终组成一个完整的体系结构。在模块设计上，由多人共同完

14、成大规模的线路的开发，具有很好的扩展能力。另外，在图3-2中，使用了一种直接的接线方法，通过这种方法，可以很容易地看出一条线的每一根针的连接处，便于观察。但是扩展能力较弱，不易与多人协作，不宜用于大规模的电路的开发。该系统以模块的形式进行了系统的开发。在图的正上方为电源模块电路的设计，该模块电路可以出一个5V稳定电压供给各个模块使用。中央为单片机，PO接口处接入IOk上拉电阻，并与1CD的8个数据引脚连接，输出数据或读取1CD数据;1CD的RS5RW5EN分辨与1CD的P2”、P2八6尸2八5连接；P3八4/八5,P3八6尸八7连接独立按键，独立按键一侧接地，单片机读取引脚低电平或下降沿输出有

15、效；Pin18和PinI9连接晶体震荡电路，晶体震荡电路主要为11.0592M晶振两个引脚接入30P谐振电容构成；pin9位复位引脚与可按键和RC电路组成，当按下按键时单片机处于高电平复位；PI接口与1ED连接形成流水灯显示；P2八4、P2八3、P2八2用于控制蜂鸣器，泄气阀，和电机；最后P3八0和P3M用于下载程序和打印信息调试。（二）51单片机电路图图三-3单片机接线图三个主要的工作环境。分别是电源，时钟和复位。Pin20和Pin40是MCU的VDD和VCC,5V供电。PinI9和Pin18是一种外接晶体，它与I1O592M晶振芯片相连接,并利用自身的激励来实现对MCU的输出。最终重置回路Pin9将重置信号通过Re构成的重置回路输出至微处理器。请注意Pin31插针，该插针用于从外部开始或从外面激活SARMo（三）复位电路复位电路图三-2复位电路复位回路是MCU三大工作状态中的一种，它起到了使MCU重启的作用。如果是在单片机上了电源或者是因为编程或者是外界的原因造成的，可以通过对MCU进行重置，使MCU再次启动。排除由于某些原因而导致的程序的紊乱。STC12C5A60S2系列微处理器在工作时，只需将插头重置到地面就可以了。如果单片直接接地，则由于单片供电与重置的同步，极易使单片机无法接收到重置讯号，从而使