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电子血压计软件设计
一、 课题的研究背景及意义
伴随着单片机的不断升级，许多智能型电器设计都加入了单片机，单片机也成为许多产品不可或缺的一部分，因此，现在的电子产品的开发单片机为核心。电子血压计就是电子产品中一个典型例子，目前，电子血压计在日常生活中得到越来越广泛的使用，它操作简单，使用者能迅速掌握其操作要点， 使用方便，冬天无 需使用者脱衣，并且测量时间段，极大的提高了工作效率。而且可 自动加压，排气，直接显示测量值，不要操作者熟练程度，听觉和环境等人为因素的干扰。在医疗保健中准确地提供血压信息是十分重要的，而现代人患血管疾病呈现低龄化趋势，如果经常测量自己的血压，就可以做到对自己的健康情况心里有数，早期发现问题，得到及时的治疗效果。
单片机是电子血压开发的平台，它具有体积小、功耗低、功能强、稳定、可靠、使用灵活、性能、价格比高等显著特点。中国从80年代起开始了单片机的热潮，三十多年过去了，单片机成为智能电器的一个不可缺少的部件，单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。单片机全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。如电机控制，UPS控制、信号处理等；内容较多、功能复杂的系统多采用嵌入式操作系统，单片机在各个领域都得到了广泛而又充分的应用，较微处理器更具个性的发展趋势，得到了广大用户的认可[1]。
二、国内外研究现状
电子血压计从使用原理上为两类：一是听诊法（又称柯氏音法）电子血压计，目前只有极少数；二是示波法（又称振荡法）电子血压计，是目前的主流血压计。
电子血压计有臂式、腕式之分，其技术经历了最原始的第一代、第二代（臂式使用）、第三代（腕式使用）的发展，具体介绍如下所示[2]。
第一代电子血压计（G1-NIBPM）使用MWD技术（减压时测量）。电路内部有快速加压气阀、电子快速排气阀、机械式定速排气阀和气压压力传感器等主要器件。第一代电子血压计有三个显著特征：一是使用了两个排气阀：电子快速排气阀和机械式定速排气阀；二是初始加压压力大多设定在200mmHg，强调加压速度要快，9～10秒内达到300mmHg等；三是加压刚停止时，放气速度超过7mmHg/s，2～3秒内后才能大致稳定为2～7mmHg/s。当快速加压到某一压力时，通过一个机械式定速排气阀按2～7mmHg/s的速度放气，并在此放气过程中进行血压测量。第一代电子血压计在原理上存在缺陷，由于机械式定速排气阀的不稳定性，客观上提高血压初始压力。用户使用时，手臂有明显压迫感，同时由于机械式定速排气阀不稳定性，测量结果有时也会不稳定。当然，目前大部分国产血压计，初始压力大多设在190～200mmHg，一定程度上可以克服加压速度造成测量不稳定问题。
第二代电子血压计（G2-NIBPM）和第一代一样使用MWD技术（减压时测量）。使用的主要元器件有加压气泵、电子控制排气阀和气体压力传感器。与第一代电子血压计相比，第二代电子血压计只使用一个排气阀：电子控制排气阀，同时用于定速排气及测量结束时的快速排气。当然第二代还有其他优点，如在加压过程中对血压进行一定程度的粗测量，用于决定加压压力，且在放气开始就稳定在3～4mmHg/s。这一代电子血压计解决了上一代存在的原理性缺陷，真正做到了定速排气，测量结果也相当稳定。
第三代电子血压计（G3-NIBPM）与前两代不同，它采用MWI技术（加压时测量）。它有伺服加压气泵、电子控制排气阀和气压压力传感器等主要元器件组成。第三代在前两代的基础上增加了新功能，就是使用伺服加压气泵控制加压速度，在加压过程中测量血压。
电子血压计经历了三代的发展，目前国内一些制造商，其技术水平都处于第一代，而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案；先进的电子血压计技术都掌握在国外，这些公司主要有：欧姆龙、松下、爱安德、优胜医学和金亿帝。
三、课题的研究内容及手段
这种血压计是将传感器技术与单片机有机结合而成的，他的结构应该保证完成三项基本流程：1 感应血流的压力，并能够将信号转变成压电信号；2 利用单片机技术判断高压与低压；3 在屏幕上显示测量结果，对于传感器的要求是：高性能低成本的，灵敏度要高，测量范围倒不要求很大，能根据血压变动及时抓住高、低压体积小，集成宽度，抗干扰能力强，可靠性高，价格低，程序简单，运用灵活，易于实现产品化的单片机，使用具有显示清晰，亮度高，寿命长等优点的显示器。
四、研究步骤
（1）通过网络，书籍等容查阅相关资料；
（2）准备开题报告和开题答辩；
（3）总结资料并确定论文结构；
（4）确定论文的设计方案；
（5）进行数据监测、收集；设计监控主电路等；
（6）单片机控制硬件实现及软件编程，调试及系统仿真；
（7）检查论文设计内容并进行修改；
（8）画图并完成论文内容，准备答辩。
五、参考文献
[1] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法.北京：清华大学出版社，2004.
[2] 谭浩强.C语言程序设. 第二版.清华大学出版社.1999.
[3] 邓元应.数字电路与系统设计.西安电子科技大学出版社，2003.
[4] 康华光.电子技术基础.数字部分，北京：高等教育出版社，2006.1.
[5] MC9S08GT60 Data Sheet Rev.2.17.2007.http://www.freescale.com.
[6] 刘祖明、周福明、 黎小桃.Protel DXP 2004入门与提高 .电子工业出版社 .2010.6
[7] 何此昂、 周渡海.Freescale 08系列单片机开发与应用实例.北京航空航天大学出版社. 2009.1
[8] 韩九强、 周杏鹏.传感器与检测技术.北京航空航天大学出版社 .2010.8
[9] 孙俊喜.LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用. 人民邮电出版社 .2009.4
[10] 胡寿松.自动控制原理.北京：科学出版社.2001.
[11] 唐颖.单片机原理与应用及C51程序设计.第一版.北京大学出版社.2008
[12] 邵贝贝，龚光华.单片认识与实践.北京航空航天大学出版社.2006
[13] 张睿，赵艳华，刘志刚.精通Protel DXP 2004 电路设计.第一版.电子工业出版.2007
一、 课题的研究背景及意义
伴随着单片机的不断升级，许多智能型电器设计都加入了单片机，单片机也成为许多产品不可或缺的一部分，因此，现在的电子产品的开发单片机为核心。电子血压计就是电子产品中一个典型例子，目前，电子血压计在日常生活中得到越来越广泛的使用，它操作简单，使用者能迅速掌握其操作要点， 使用方便，冬天无 需使用者脱衣，并且测量时间段，极大的提高了工作效率。而且可 自动加压，排气，直接显示测量值，不要操作者熟练程度，听觉和环境等人为因素的干扰。在医疗保健中准确地提供血压信息是十分重要的，而现代人患血管疾病呈现低龄化趋势，如果经常测量自己的血压，就可以做到对自己的健康情况心里有数，早期发现问题，得到及时的治疗效果。
单片机是电子血压开发的平台，它具有体积小、功耗低、功能强、稳定、可靠、使用灵活、性能、价格比高等显著特点。中国从80年代起开始了单片机的热潮，三十多年过去了，单片机成为智能电器的一个不可缺少的部件，单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。单片机全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。如电机控制，UPS控制、信号处理等；内容较多、功能复杂的系统多采用嵌入式操作系统，单片机在各个领域都得到了广泛而又充分的应用，较微处理器更具个性的发展趋势，得到了广大用户的认可[1]。
二、国内外研究现状
电子血压计从使用原理上为两类：一是听诊法（又称柯氏音法）电子血压计，目前只有极少数；二是示波法（又称振荡法）电子血压计，是目前的主流血压计。
电子血压计有臂式、腕式之分，其技术经历了最原始的第一代、第二代（臂式使用）、第三代（腕式使用）的发展，具体介绍如下所示[2]。
第一代电子血压计（G1-NIBPM）使用MWD技术（减压时测量）。电路内部有快速加压气阀、电子快速排气阀、机械式定速排气阀和气压压力传感器等主要器件。第一代电子血压计有三个显著特征：一是使用了两个排气阀：电子快速排气阀和机械式定速排气阀；二是初始加压压力大多设定在200mmHg，强调加压速度要快，9～10秒内达到300mmHg等；三是加压刚停止时，放气速度超过7mmHg/s，2～3秒内后才能大致稳定为2～7mmHg/s。当快速加压到某一压力时，通过一个机械式定速排气阀按2～7mmHg/s的速度放气，并在此放气过程中进行血压测量。第一代电子血压计在原理上存在缺陷，由于机械式定速排气阀的不稳定性，客观上提高血压初始压力。用户使用时，手臂有明显压迫感，同时由于机械式定速排气阀不稳定性，测量结果有时也会不稳定。当然，目前大部分国产血压计，初始压力大多设在190～200mmHg，一定程度上可以克服加压速度造成测量不稳定问题。
第二代电子血压计（G2-NIBPM）和第一代一样使用MWD技术（减压时测量）。使用的主要元器件有加压气泵、电子控制排气阀和气体压力传感器。与第一代电子血压计相比，第二代电子血压计只使用一个排气阀：电子控制排气阀，同时用于定速排气及测量结束时的快速排气。当然第二代还有其他优点，如在加压过程中对血压进行一定程度的粗测量，用于决定加压压力，且在放气开始就稳定在3～4mmHg/s。这一代电子血压计解决了上一代存在的原理性缺陷，真正做到了定速排气，测量结果也相当稳定。
第三代电子血压计（G3-NIBPM）与前两代不同，它采用MWI技术（加压时测量）。它有伺服加压气泵、电子控制排气阀和气压压力传感器等主要元器件组成。第三代在前两代的基础上增加了新功能，就是使用伺服加压气泵控制加压速度，在加压过程中测量血压。
电子血压计经历了三代的发展，目前国内一些制造商，其技术水平都处于第一代，而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案；先进的电子血压计技术都掌握在国外，这些公司主要有：欧姆龙、松下、爱安德、优胜医学和金亿帝。
三、课题的研究内容及手段
这种血压计是将传感器技术与单片机有机结合而成的，他的结构应该保证完成三项基本流程：1 感应血流的压力，并能够将信号转变成压电信号；2 利用单片机技术判断高压与低压；3 在屏幕上显示测量结果，对于传感器的要求是：高性能低成本的，灵敏度要高，测量范围倒不要求很大，能根据血压变动及时抓住高、低压体积小，集成宽度，抗干扰能力强，可靠性高，价格低，程序简单，运用灵活，易于实现产品化的单片机，使用具有显示清晰，亮度高，寿命长等优点的显示器。
四、研究步骤
（1）通过网络，书籍等容查阅相关资料；
（2）准备开题报告和开题答辩；
（3）总结资料并确定论文结构；
（4）确定论文的设计方案；
（5）进行数据监测、收集；设计监控主电路等；
（6）单片机控制硬件实现及软件编程，调试及系统仿真；
（7）检查论文设计内容并进行修改；
（8）画图并完成论文内容，准备答辩。
五、参考文献
[1] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法.北京：清华大学出版社，2004.
[2] 谭浩强.C语言程序设. 第二版.清华大学出版社.1999.
[3] 邓元应.数字电路与系统设计.西安电子科技大学出版社，2003.
[4] 康华光.电子技术基础.数字部分，北京：高等教育出版社，2006.1.
[5] MC9S08GT60 Data Sheet Rev.2.17.2007.http://www.freescale.com.
[6] 刘祖明、周福明、 黎小桃.Protel DXP 2004入门与提高 .电子工业出版社 .2010.6
[7] 何此昂、 周渡海.Freescale 08系列单片机开发与应用实例.北京航空航天大学出版社. 2009.1
[8] 韩九强、 周杏鹏.传感器与检测技术.北京航空航天大学出版社 .2010.8
[9] 孙俊喜.LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用. 人民邮电出版社 .2009.4
[10] 胡寿松.自动控制原理.北京：科学出版社.2001.
[11] 唐颖.单片机原理与应用及C51程序设计.第一版.北京大学出版社.2008
[12] 邵贝贝，龚光华.单片认识与实践.北京航空航天大学出版社.2006
[13] 张睿，赵艳华，刘志刚.精通Protel DXP 2004 电路设计.第一版.电子工业出版.2007
目 录
摘 要 2
前言 3
第一章 电子血压计装置总体概述 5
1.1 电子血压计简介 5
1.1.1 电子血压计的介绍 5
1.1.2 电子血压计功能简介 6
1.1.3 电子血压计使用方法 6
1.1.4 电子血压计的使用注意事项 6
1.2 电子血压计装置设计方案 6
1.2.1 设计总体要求 6
1.2.2 具体设计方案 7
1.3 电子血压工作原理 7
1.3.1 血压测量的工作原理 7
1.3.2 电子血压计的工作原理 8
第二章 硬件电路的设计 9
2.1 传感器简介及电路设计 9
2.1.1 传感器简介 9
2.1.2 传感器电路设计 11
2.2 AT89C51单片机的简介及性能 11
2.2.1 AT89C51简介 11
2.2.2 主要性能参数 12
2.3 单片机电路设计 14
2.3.1 AT89C51的复位电路 14
2.3.2 AT89C51的时钟电路 15
2.3.3 AT89C51与液晶显示模块的电路连接 15
2.4 液晶显示模块简介及其电路设计 16
2.4.1液晶显示模块DM-1602简介 16
2.4.2液晶显示模块DM-1602电路设计 17
2.5其他电路设计 18
2.5.1电源电路 18
2.5.2线性阀PWM控制电路 19
2.5.3充气PUMP控制电路 20
第三章：软件系统流程及程序的设计 21
3.1 程序流程图 21
3.2 程序流程说明 22
结论 23
参考文献 24
致谢 25
附 录 26
附录A 参考程序 26
附录B元件清单 32
附录C 主电路图 33
附录D中英文翻译 34
