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系統(tǒng)硬件主要包括:LM3S1138控制器、氣泵、濾波放大電路、報(bào)警電路、存儲(chǔ)模塊、鍵盤(pán)模塊和液晶顯示模塊等。
氣動(dòng)回路控制外壓,采集壓力信號(hào)數(shù)據(jù),放大濾波電路濾除混合血壓信號(hào)中的脈沖信號(hào),放大脈沖信號(hào)。存儲(chǔ)模塊主要用于存儲(chǔ)測(cè)量記錄,報(bào)警電路用于異常情況下的聲光報(bào)警顯示;顯示模塊,用于顯示血壓測(cè)量數(shù)據(jù)和血壓歷史記錄;鍵盤(pán)用于輸入系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。
氣動(dòng)電路:
該氣動(dòng)回路由一個(gè)袖帶、一個(gè)氣泵、一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)排氣閥組成,所有這些部件都構(gòu)成一個(gè)四連通的結(jié)構(gòu)。來(lái)自壓力傳感器的兩個(gè)信號(hào)連接到主控制器的兩個(gè) a/d 通道,分別測(cè)量靜壓信號(hào)和脈沖信號(hào),充氣和放氣來(lái)完成測(cè)量。
壓力傳感器:
人體的生理信號(hào)具有頻率低、信號(hào)小的特點(diǎn),一般為μ v ~ mv,頻率范圍為0 ~ 300 Hz,信噪比較低,因此選擇性能良好的傳感器非常重要。
MPXVS050GP壓力以及傳感器企業(yè)內(nèi)部控制含有一個(gè)信號(hào)運(yùn)放和信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能,具有發(fā)展良好的線性度,輸出工作電壓與所加壓力成正比關(guān)系,可以有效進(jìn)行片上補(bǔ)償,并且其溫度補(bǔ)償特性能克服半導(dǎo)體壓力敏感器件方面存在的溫度漂移問(wèn)題。它可以選擇直接將動(dòng)脈血管壁上的血壓轉(zhuǎn)換為04.7V的電信號(hào),對(duì)應(yīng)的血壓值為0375 mmHg,非常符合血壓計(jì)的設(shè)計(jì)要求,特別適合示波測(cè)壓。
驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì):
空氣驅(qū)動(dòng)電路。Hlpm30a 空氣泵和 hlv01a 電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流分別為450ma 和75ma??刂瓶諝獗煤碗姶砰y工作的信號(hào)由 lm3s1138控制器發(fā)送,而 lm3s1138控制器的數(shù)字 i/o 輸出電流不能滿足要求。因此,為氣泵和電磁閥提供了Uln2803可輸出500ma 電流,用于驅(qū)動(dòng)空氣泵和電磁閥。Uln2803的第一和第二電路分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁閥和電磁泵,濾波和放大電路。
來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)是脈沖信號(hào)和靜壓信號(hào)的混合信號(hào),具有高頻干擾和來(lái)自外界的直流或低頻分量。靜壓信號(hào)是一種低頻信號(hào),頻率小于或等于0.04赫茲,脈沖信號(hào)的頻率一般在1赫茲左右。雖然所選的壓力傳感器具有放大功率能,但是對(duì)脈搏振蕩頻率信號(hào)的放大技術(shù)有限,因此主要是由于靜壓信號(hào)。將混合控制信號(hào)可以分為以下兩部分接入LM3S1138控制器,一路發(fā)展直接影響連接A/D轉(zhuǎn)換器工作進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,得到靜壓信號(hào)分析數(shù)據(jù);另一路通過(guò)帶通濾波放大模塊電路后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,得以放大脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)。
該濾波器由兩個(gè) rc 網(wǎng)絡(luò)組成,確定了截止頻率。兩個(gè)截止頻率由以下公式計(jì)算。
考慮到出現(xiàn)低血壓以及患者的血壓、心率比正常人低,又要能夠保證可以濾除系統(tǒng)干擾信號(hào)分量,故這里我們?cè)O(shè)定發(fā)展脈搏波頻率為0.5~5 Hz,因此取R1=1 kΩ,C1=33μF,R3=1 MΩ,C2=0.33μF。
該電路不僅可以提取所需的脈沖信號(hào),而且可以放大微弱的脈沖信號(hào)。脈搏信號(hào)的強(qiáng)度因人而異,但一般范圍是1到3毫米汞柱。根據(jù)壓力傳感器的傳遞函數(shù) mpxv5050gp,該壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)為12 ~ 36mv。因?yàn)檫^(guò)濾
振蕩器在1 Hz信號(hào)下衰減10 dB,因此振蕩波信號(hào)變?yōu)?.8~11.4 mV。經(jīng)過(guò)測(cè)試,放大器的放大倍數(shù)設(shè)置為150,使信號(hào)變化范圍位于LM3S1138的A/D轉(zhuǎn)換靈敏度高的區(qū)域,可以提高數(shù)據(jù)采集的精度。