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电子血压计设计.doc

电子血压计设计

黑人奈小哩
2017-09-01 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电子血压计设计doc》,可适用于高等教育领域

电子血压计设计目录摘要前言第一章电子血压计装置总体概述电子血压计简介电子血压计的介绍电子血压计功能简介电子血压计使用方法电子血压计的使用注意事项电子血压计装置设计方案设计总体要求具体设计方案电子血压工作原理血压测量的工作原理电子血压计的工作原理第二章硬件电路的设计传感器简介及电路设计传感器简介传感器电路设计ATC单片机的简介及性能ATC简介主要性能参数单片机电路设计ATC的复位电路ATC的时钟电路ATC与液晶显示模块的电路连接液晶显示模块简介及其电路设计液晶显示模块DM简介液晶显示模块DM电路设计其他电路设计电源电路线性阀PWM控制电路充气PUMP控制电路第三章:软件系统流程及程序的设计程序流程图程序流程说明结论参考文献致谢附录附录A参考程序附录B元件清单附录C主电路图附录D中英文翻译电子血压计的设计摘要现代社会的迅速发展导致环境日益恶化不健康的生活习性与不科学的饮食习惯导致人类疾病越来越多的出现。其中有着人类第一无形杀手称号的高血压病已逐渐上升到人类疾病危害排行榜的前几名长期危害着人体健康让饱受高血压折磨的患者痛不欲生。如何便捷有效地测量与监控高血压从而有效预防与治疗高血压成为人们对抗高血压病的首要问题。于是设计一台便捷的测量血压的装置成为重中之重。家用电子血压计主要是用于家庭。家庭医疗保健已成为现代人的医疗保健时尚。过去人们测量血压必须到医院才行而今只要拥有了家用电子血压计坐在家里便可随时监测血压的变化如发现血压异常便可及时去医院治疗起到了预防脑出血、心功能衰竭等疾病猝发的作用。本文将详细介绍我们设计的智能型血压测量装置。关键词:ASDXATC液晶显示压力测量。THEDESIGNOFELECTRONICDEVICEABSRACTTherapiddevelopmentofmodernsociety,leadingtodeterioratingenvironment,unhealthylivinghabitsandunscientificeatinghabits,leadingtotheemergenceofanincreasingnumberofhumandiseasesWhichhasoneinvisiblekillersofthehumanhypertension,andhasgraduallyrisentothetopranksofhumandiseaseressuredevices,hasbecomeapriorityThisarticlewilldetailthedesignofourintelligentbloodpressuremeasuringdevicesHomeBloodPressureMonitor,mainlyforhomeHomehealthcarehasbecomeafashionablemodernhealthcareMeasuringbloodpressureinthepastpeoplehavetogotothehospitalforthejobnowaslongastheelectronicbloodpressuremonitorhasahome,sitathomemonitoringofbloodpressurecanbeatanytime,suchasabnormalbloodpressurecanbefoundintimetothehospitalfortreatment,preventionplaysacerebralhemorrhage,heartfailureTheroleofdiseasessuchasburstKeyword:ASDX、ATC、liquidcrystalshowthatthemodule、Pressuremeasurements前言在现代疾病谱上高血压的危害无疑高居前几位。对于上了年纪的人血压是一个重要的健康信号。随着生活水平的提高时下老年人对自己的血压越来越关注。高血压是世界最常见的心血管疾病也是最大的流行病之一它的危害非常的巨大据有关统计资料显示我国现有的高血压患者已达一亿并且每年新增人数在万以上。从高血压目前的危害来看高血压病已成为人类的头号隐形杀手病。高血压病不但是长期危害人体健康的一种慢性病而且它还是脑中风、冠心病、心肌梗死、心力衰竭、肾衰等疾病的祸首因此被人们称为“无形杀手”。()高血压可以胀破脑血管引起脑中风。世界卫生组织曾宣布人类因疾病死亡脑中风占第一位。高血压病人发生脑血管病的为,。因为长期的血压升高可导致脑部已硬化的小动脉形成微动脉瘤当血压突然升高时微动脉瘤就会被胀破而出血也可以由高血压引起脑部小动脉痉挛或血管闭塞造成部分脑组织缺氧、坏死、点状出血或脑水肿使血管破裂。血压越高危险越大。高血压患者在情绪激动、发烧或者屏气排便时可引起血压突然升高容易发生脑出血。因此预防脑中风就必须预防和治疗高血压。()高血压会发展为高血压心脏病。如果血压长期升高就会增加心脏负担为了克服血管的阻力左心室要用比正常时大得多的力量把血液压出去每日每时每刻的加大负荷心脏就会逐渐增厚肥大。心脏增厚肥大并非好事心脏越肥大缺血越严重首先危害的是心脏供血不足最终还可导致心脏收缩无力而发生心力衰竭。()高血压可以造成肾损害。高血压不但可以促使肾动脉硬化而且可以使肾发生硬化(肾硬化症)。高血压还可促成肾缺血又造成肾素分泌增加使血压进一步升高形成恶性循环容易出现高血压脑痛、视网膜出血或尿毒症。高血压对人体的损害是全身性的也是造成死亡的恶魔直接威胁着人的生命所以对高血压这个无形杀手不可掉以轻心。治疗高血压病首先是要测量准确的血压。测量血压的仪器称为血压计。血压计可分为直接式和间接式两种。两种血压计的工作原理是不相同的直接式是用压力传感器直接测量压力变化间接式的工作原理则是控制从外部施加到被测部位上的压强并将控制的结果与其相关的柯氏音的产生和消失的信息加以判断。前者不管对动脉或静脉都可连续测试而后者只能测量动脉的收缩压和舒张压。间接法测量仪器有汞柱血压计、随机零点血压计、弹簧表式血压计、自动电子血压计、间歇式长时间血压测量计、皮肤小动脉血压测定计等。这些血压计都是根据不同需要而设计的如随机零点血压计是为克服目测等人为误差而较准确地研究血压变化时应用间歇式长时间血压测量计则是用来连续小时监测血压变化的皮肤小动脉血压测定计是为幼儿、婴儿、新生儿而设计的由于智能化的发展电子血压计可自动向充气袖带内充气及显示血压值的读数。指套式电子血压计只需将一个指套戴在手指上就可自动测量血压更为方便。需要注意的是这些自动电子血压计测得的血压值可能与汞柱式血压计测得的血压值有一定差数应预先进行校验并记住这一差数。传统的血压计是模拟的血压计。此类血压计操作比较复杂测量精度不够而且受环境影响较大。且时常需要校准精度需用一只准确的汞柱血压计或血压表一同校验。其方法是将听诊器上“Y”形管取下其两端分别接准确的血压计(血压表)和校验的弹簧表式血压表第三端接臂带及气阀这样利用同一压力观察要校验的血压表与准确的血压计(血压表)的读数是否葙伺如不同则说明该校验的血压表已不准确如读数相同仅零位有偏差时并不影响实际使用。如发现血压表指针不能回复零位时切勿擅自调节螺钉以免损害表内机芯此时应将血压表送到生产厂家或指定服务部维修。因此此类血压计的使用与维护相对麻烦。为了让广大血压计使用者更方便的使用与维护血压计也让更多的人学会使用血压计进行简单的血压测量我们设计出一台操作便捷测量精确无需维护的测量血压的装置以帮助人们对抗高血压。第一章电子血压计装置总体概述电子血压计简介电子血压计的介绍该产品重量轻便携可放入医生护士口袋。无水银增强环保性避免了因水银泄露而造成的污染事故。操作简单易懂特别适合家庭使用。电子血压计功能简介该血压计以压力传感器测得血压值再将血压数据通过AD转换器转换成数字信号传入单片机然后由控制核心单片机控制经主程序处理数据之后在液晶显示器上把数据显示出来。电子血压计使用方法在使用本产品时应掌握正确的测量方法。首先袖带位置须与心脏高度保持一致上臂自然下垂肘和前臂自然地搭在桌子上手心向上不要把整个胳膊平伸在高于心脏位置的桌子上或用垫子将胳膊垫得过高其次每天要在固定时间和同样状态下以相同的姿势测量血压第三应该在安静的状态下进行测量测量前安静休息,分钟深呼吸,次第四饭后或运动后至少休息一小时再进行测量第五不要在浴后、吸烟、饮酒、喝咖啡后测血压第六要在没有尿意时测血压。第七测量时应保持心情舒畅没有疲劳感不紧张。电子血压计的使用注意事项(不应使本产品受到强烈冲击。如碰撞、跌落等(要避免在高温和直射阳光下存放(绑带和计量器要避免沾水或受潮(长时间不用应将电池取出(冬季温度低于C时不要使用由室外进入室内要过一会儿再开机。电子血压计装置设计方案设计总体要求电子血压计是传感技术和微电脑技术的结合体它的结构应该能保证完成三项基本任务:感应血流的压力判别高压和低压在屏幕上显示测量结果。感受血流压力离不了传感器民用电子血压计中所应用的压力传感器必须是高性能低成本的灵敏度要高测量范围倒不需要很大。在各种传感器中有一类是利用压电效应的有一种人工合成的被称为PVDF的压电薄膜它是柔软的塑料。其次就是能根据血压变动及时抓住高、低压的微处理器。另外血压会通过电子血压计的液晶显示屏进行显示。具体设计方案在这里介绍一下有关血压的基本知识血压是血液在血管内流动时对血管壁的侧压力。血压分收缩压和舒张压。当心室收缩向动脉泵血时血压升高其最高值为收缩压。心室舒张时血压降低其最低值为舒张压。血压通常以上肢肪动脉测得的血压为代表正常成年人上胶动脉的收缩压为毫米汞柱舒张压为毫米汞柱。血压过低或过高都是疾病的征象。血液在动脉血管中的压力随着心脏的收缩、舒张而不断变化而人的心脏的收缩频率即心率比较低一般在bmin由此血压脉动镶号是相对而言还是属于一种缓慢变化的信号我的设计是采用内部自带的位通道AD转换模块构成的采样模块。本设计是基于ATC单片机的设计具体装置方案如下图所示:图电子血压计设计方案电子血压工作原理血压测量的工作原理是根据气袖在减压过程中其压力振荡波的振幅变化包络线来判定血压的。目前比较一致的看法是当气袖压力振荡波的振幅最大的时候气袖的压力微是动脉的平均压。动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点舒张压对应于包络线的第二个拐点。收缩压判断的确定:通常采用最大的振幅法即在放气过程中脉搏波振幅度包络线的上升段当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比<=Kd时就认为此时对应的气袖压力为收缩压。Ps=P|Ui=Ks*UmKs=舒张压判断的确定:也是用最大的振幅法来判定不过是在脉搏波振幅包络线的下降段当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比<=Kd时就认为此时对应的气袖压力为舒张压。Pd=P|Ui=Kd*UmKd=血压信号以及收缩舒张压的位置如图所示图血压交直流信号及收缩压和舒张压位置先找出最大振幅值Amax,在往前找幅值为Amax的瞬态位置对应血压直流分量即为收缩压,往后找幅值为Amax的瞬态位置对应血压直流分量即为舒张压,将计算出的收缩压和舒张压结果输出至液晶驱动器显示。电子血压计的工作原理马达在充气时袖带内部产生压力数字压力传感器ASDX感应到该压力值经过放大以及滤波电路后由单片机C的第脚读入进行AD转换后由单片机C的第脚读入。单片机在程序的控制下严格按照ASDX压力传感器的要求的工作时序进行读写控制读入信号后对数字信号进运算然后经LCD液晶显示模块进行显示。第二章硬件电路的设计传感器简介及电路设计传感器简介ASDX属于微型结构压力传感器ASDXDO系列。ASDX系列是Sensym公司检定合格的ICT代表产品的一种增强型品种。也是工业水平领先的一种SDX系列传感器增强型。ASDX传感器的外形尺寸要比SDX稍大能提供高电平(V测量范围)的输出电压价格便宜。ASDX压力传感器内置专用集成电路(ASIC)经全面CI校准并有温度补偿。ASDX压力传感器采用标准DIP封装可对传感器偏置、灵敏度、温度系数和非线性度进行数字校正。ASDX采用了IC兼容性协议无需额外的元件或电子电路就可容易地连接最常用的微控制器和微处理器。所有ASDXDO压力传感器的精度在满量程范围内为。具有可用单一Vdc,供电电压土作的特性。传感器的设计和制造均遵循ISO标准。此系列传感器可用于非腐蚀性、非电离的工作流体如空气和干燥气体。传感器的输出是一个进制格式的己校正的压力值其分辨率为位。(该压力传感器可用于测量绝压、差压和表压。范围从PSI到PSIkgcm约等于psi)绝压型传感器有一个内部真空参比值(基准值)因此可直接输出一个与绝压成比例的信号。差压型装置允许在传感膜片的任一侧施加压力可用于表压和差压的测量。数字压力传感器ASDX的结构()外部结构:图ASDX外部结构图()内部结构ASDX的内部结构主要包括部分:多路分配器模数转换器微控控制模数转换器。VsnF多路模数模数C微控制器输出分配器转化器转化器ASIC接地图ASDX内部结构图传感器电路设计ASDX的外围引脚共有个其中个为空脚。工作电压为正负。由Vs脚引入正负电压Vout为数据输出脚将所测量得到的数字电压信号传送到单片机的脚ASDX的地脚为GND脚接地。因此这个电路连接十分简单只需要将传感器的输出脚Vout连接到ATC单片机的脚上即可如图所示:图ASDX与单片机的连接电路原理图ATC单片机的简介及性能ATC简介ATC是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS位单片机片内含kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产兼容标准MCS指令系统片内置通用位中央处理器(CPU)和Flash存储单元功能强大的ATC单片机能应用许多高性价比的场合可灵活应用于各种控制领域。ATC的封装如图所示图ATC封装图主要性能参数()主要特性:K字节可编程闪烁存储器寿命:写擦循环数据保留时间:年全静态工作:HzHz三级程序存储器锁定*位内部RAM可编程IO线两个位定时器计数器个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路()管脚说明:VCC:供电电压。GND:接地。P口:P口为一个位漏级开路双向IO口每脚可吸收TTL门电流。当P口的管脚第一次写时被定义为高阻输入。P能够用于外部程序数据存储器它可以被定义为数据地址的第八位。在FIASH编程时P口作为原码输入口当FIASH进行校验时P输出原码此时P外部必须被拉高。P口:P口是一个内部提供上拉电阻的位双向IO口P口缓冲器能接收输出TTL门电流。P口管脚写入后被内部上拉为高可用作输入P口被外部下拉为低电平时将输出电流这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时P口作为第八位地址接收。P口:P口为一个内部上拉电阻的位双向IO口P口缓冲器可接收输出个TTL门电流当P口被写“”时其管脚被内部上拉电阻拉高且作为输入。并因此作为输入时P口的管脚被外部拉低将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P口当用于外部程序存储器或位地址外部数据存储器进行存取时P口输出地址的高八位。在给出地址“”时它利用内部上拉优势当对外部八位地址数据存储器进行读写时P口输出其特殊功能寄存器的内容。P口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P口:P口管脚是个带内部上拉电阻的双向IO口可接收输出个TTL门电流。当P口写入“”后它们被内部上拉为高电平并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平P口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P口也可作为ATC的一些特殊功能口如下所示:口管脚(备选功能)PRXD(串行输入口)PTXD(串行输出口)PINT(外部中断)PINT(外部中断)PT(记时器外部输入)PT(记时器外部输入)PWR(外部数据存储器写选通)PRD(外部数据存储器读选通)P口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALEPROG:当访问外部存储器时地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间此引脚用于输入编程脉冲。在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡器频率的。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFREH地址上置。此时ALE只有在执行MOVXMOVC指令是ALE才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止置位无效。PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的PSEN信号将不出现。EAVPP:当EA保持低电平时则在此期间外部程序存储器(HFFFFH)不管是否有内部程序存储器。注意加密方式时EA将内部锁定为RESET当EA端保持高电平时此间内部程序存储器。在FLASH编程期间此引脚也用于施加V编程电源(VPP)。XTAL:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL:来自反向振荡器的输出。()振荡器特性:XTAL和XTAL分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件XTAL应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。()芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合并保持ALE管脚处于低电平ms来完成。在芯片擦操作中代码阵列全被写“”且在任何非空存储字节被重复编程以前该操作必须被执行。此外ATC设有稳态逻辑可以在低到零频率的条件下静态逻辑支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下CPU停止工作。但RAM定时器计数器串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下保存RAM的内容并且冻结振荡器禁止所用其他芯片功能直到下一个硬件复位为止。单片机电路设计ATC的复位电路在复位引脚RST引出两个电阻一个电容组成手动复位电路如下图:图单片机复位电路ATC的时钟电路ATC的V电源由脚引入第脚接地第脚和第脚间由MHz的晶振及两个pF的无极性电路组成一个时钟振荡电路。如图所示:图单片机时钟电路ATC与液晶显示模块的电路连接液晶显示模块所要的数字信号从ATC的PP口引出分别对应的接DM的DD端口完成数据传输液晶显示模块的控制引脚RS、PR、E分别接到C的P、P、P口以实现微处理器对液晶显示模块的控制。如图所示:图单片机与显示屏的电路连接原理图液晶显示模块简介及其电路设计液晶显示模块DM简介液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点,在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。本次设计采用的字符型液晶模块是一种用x点阵图形来显示字符的液晶显示模块DM共有个引脚。第脚:VSS为地电源第脚:VDD接V正电源第脚:V为液晶显示器对比度调整端接正电源时对比度最弱接地电源时对比度最高对比度过高时会产生“鬼影”使用时可以通过一个K的电位器调整对比度第脚:RS为寄存器选择高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第脚:RW为读写信号线高电平时进行读操作低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第脚:E端为使能端当E端由高电平跳变成低电平时液晶模块执行命令。,脚:D,D为位双向数据线第第,脚:空脚液晶显示模块DM电路设计VSS为地电源VDD接V正电源V为液晶显示器对比度调整端接正电源时对比度最弱接地电源时对比度最高对比度过高时会产生“鬼影”使用时可以通过一个K的电位器调整对比度。PS为寄存器选择高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线高电平时进行读操作低电平时进行写操作。当PS和PR共同为低电平时可以写入指令或者显示地址当PS为低电平PR为高电平时可以读忙信号当PS为高电平PR为低电平时可以写入数据。E端为使能端当E端由高电平跳变成低电平时液晶模块执行命令。如图所示:图液晶显示模块电路其他电路设计电源电路电子血压计是一种需要电源的设备其电源为两节AAA型普通电池或充电电池。但电子血压计包括了一般电子器件、单片机、还有高耗能的电动器件电动机!这些器件在瞬间工作时其电流消耗远大于正常工作运转的电流消耗会造成电源电压的突然降低而电压降低对单片机影响就会比较大所以为了降低电压降低带来的影响保证系统的稳定运转,需选用稳定的电源电路,如下图:图电源电路原理图线性阀PWM控制电路泄气速率以PWM(PulseWidthModulation脉宽调变)方式控制MCU将依据压力值之泄气变化调整泄气速率在规格范围内。C与C做为稳定电源与滤波作用减少PWM控制避免电源变动造成电压不稳。采用SCA型号的专用放气阀,配合一纯机械匀速放气阀(放弃速度mmHgm)。具体工作方式:当充气到KPA时开始漏气由IC发出一个低电平信号给第脚经R流过到Q使Q导通输出一个V的电压给L使L开始工作D保护Q和L的正常工作而设计。如图所示:图线性阀PWM控制电路充气PUMP控制电路PUMPcontrol讯号控制PUMP动作R为限流电阻。具体工作方式:由IC的脚输出一个低电平约(V)信号给R经Q导通VBT为Q提供V的电压Q导通输出一个V的电压经PUMP使PUMP导通。D为保护二极管使PUMP能稳定工作。如图所示图充气PUMP控制电路原理图第三章:软件系统流程及程序的设计程序流程图开始计算最大脉搏幅度倍和倍AD采样数据处理子程序N数据处理子程序计算收缩压、舒张压及心率最大脉显示数据搏幅度Y保存最大幅度返回图程序流程图程序流程说明主程序依此调用个模块:()处理模块判断键盘的当前状态(是否开关电源)执行相应的操作。()测量模块测量信号为二路压力传感器的信号经放大送AD作为静态血压信号隔直后经再次放大送AD作为脉搏波信号。由于传感器的AD为位因此最高精度可达。采样后的信号经信号处理模块的处理最终计算得到收缩压。舒张压和心率。()信号处理模块主要功能是脉搏波的判断和检测主要分为两步:第一步对AD采样的脉搏波信号进行低通滤波处理排除因外界干扰造成的信号读数的误差第二步采用相关运算最大程度的排除因手臂的运动造成的误差。在这基础上分析信号得到波形的峰值(供判断收缩压舒张压和平均压)得到每个脉搏波的时间。()显示模块主要显示种信息:测量过程显示当前压力值、漏气速率测量结束后分别以mmHgH和Kpa方式滚动显示收缩压、舒张压及心率校准状态下显示当前压力值、漏气速率。()串行通信模块采用PC机主叫的中断方式一旦接到PC机发来的命令对血压进行初始值的设定主要包括起始加压值每次的压力递增值和最高压力限制。结论目前常用的血压测量系统大多存在两大缺点:其一需要大量的连线才能把现场传感器的信号送到采集卡上布线施工麻烦成本也高其二线路上传送的是模拟信号易受干扰和损耗其三电源带动电器元件电压不稳定导致测量数据误差偏大。为了克服这些缺点一种基于数字化技术的系统应运而生。研究和开发温度测量装置既可为人民生活服务也满足工业生产的要求。本次设计的目的一方面是工业现代化的客观需要另一方面也对于即将要步入社会的大学生是一个有益的尝试。本课题研究最终旨在设计出全信息的动态血压记录仪使每次测量结果完全透明实时分析结合回顾分析使医生可以对照原始波形判断数据的真伪有效甄别出干扰和伪差引起的误检测恢复真实血压保证血压报告的有效性和可靠性设计的集成式AD传感器大大降低了因为线路复杂而造成的信号干扰并且使信号传输更为快速准确性也大大提高降低了产品成本。但同时由于我能力有限设计方面也有缺陷如由于成本限制采用的芯片并不是最新版本系统计算速度上不如同类产品能源消耗量还没有完全优化。望读者给予建议或意见。参考文献康华光电子技术基础(第四版)M北京:高等教育出版社《电子制作》第年合定本李银华《电子线路设计指导》M北京航空航天大学出版社王鹏巨,杨原茂田孝文周山宏用示波法实现动脉血压的自动检测刘晓风测振式自动血压测量中的一种脉搏波检测方法中国医疗器械杂志年第卷第期孟凡水电子血压计性能评价问题探讨J中国医疗器械杂志,,():。梁亚梅,黄欢,曾建新腕式电子血压计与汞柱台式血压计测量血压的比较J汪吉鹏微机接口原理与技术M高等教育出版社邱关源、罗先觉电路M高等教育出版社孟立凡、蓝金辉传感器原理与应用M电子工业出版社来清民传感器与单片机接口及实例M北京航空航天大学出版社王晓明电动机的单片机控制M第版北京航空航天大学出版社阮德生自动测试技术与计算机仪器系统设计M西安电子科技大学出版赵光胜现代高血压学M人民军医出版社MotorolaSemiconductorTechnicalDATAJLarryGaddySelectinganADconverterMApplicationBulletinofburrbrownMauroUrsinoCristinaCristalli:"AMathematicalstudyofSomeBiomechanicalFactorsAffectingtheOscillometricBloodPressureMeasurement,"IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,Vol,Aug致谢经过本次毕业设计使我能够把大学四年中系统所学的理论知识和实际应用得以结合总结出了很多实践设计中的技术经验。同时接触到电子产品的一些新技术了解到电子产品的发展趋势。在设计期间通过刘习文老师的悉心指导使我在设计思路上更加明了。在刚开始我使用PIC单片机进行设计但由于所学的单片机是C在汇编语言上面遇到了很大障碍最后放弃了利用PIC单片机的设计转向用单片机进行设计特别感谢刘习文老师对我在编程方面的指导使我对单片机编程思路有了更加清晰的认识在软件方面也有了很大的提高了解到要编好一个程序首先要有丰富程序积累并多去动手做实验、调试。在设计同时我也认识到自己在技术方面的种种不足以及在设计思路上面的欠缺我会在以后的学习生活中注意提高自己的种种不足同时非常感谢学校老师们的谆谆教诲在离开大学走进工作岗位之际我会记住老师们的教导将自己所学的知识贡献社会。附录附录A参考程序#include<regh>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P^ASDX与单片机连接口sbitRS=P^sbitRW=P^sbitEN=P^unsignedcharcodestr={"bloodpressure:"}unsignedcharcodestr={""}uchardatadisdatauinttvalue压力值uchartflag压力正负标志*************************lcd程序**************************voiddelayms(unsignedintms)延时毫秒(不够精确的){unsignedinti,jfor(i=i<msi)for(j=j<j)}voidwrcom(unsignedcharcom)写指令{delayms()RS=RW=EN=P=comdelayms()EN=delayms()EN=}voidwrdat(unsignedchardat)写数据{delayms()RS=RW=EN=P=datdelayms()EN=delayms()EN=}voidlcdinit()初始化设置{delayms()wrcom(x)delayms()wrcom(x)delayms()wrcom(x)delayms()wrcom(x)delayms()wrcom(xc)delayms()}voiddisplay(unsignedchar*p)显示{while(*p!=''){wrdat(*p)pdelayms()}}initplay()初始化显示{lcdinit()wrcom(x)display(str)wrcom(xc)display(str)}voiddelayasdx(unsignedinti)延时微秒{while(i)}voidasdxrst()*ds复位*{unsignedcharx=DQ=DQ复位delayasdx()延时DQ=DQ拉低delayasdx()精确延时大于usDQ=拉高delayasdx()}ucharasdxrd()*读数据*{unsignedchari=unsignedchardat=for(i=i>i){DQ=给脉冲信号dat>>=DQ=给脉冲信号if(DQ)dat|=xdelayasdx()}return(dat)}voidasdxwr(ucharwdata)*写数据*{unsignedchari=for(i=i>i){DQ=DQ=wdataxdelayasdx()DQ=wdata>>=}}readpressure()*读取压力值并转换*{asdxrst()asdxwr(xcc)*跳过读序列号*asdxwr(x)*启动压力转换*asdxrst()}readpressure(){uchara,basdxwr(xcc)*跳过读序列号*asdxwr(xbe)*读取压力*a=asdxrd()b=asdxrd()tvalue=btvalue<<=tvalue=tvalue|aif(tvalue<xfff)tflag=else{tvalue=~tvaluetflag=}return(tvalue)}*******************************************************************voidasdxdisp()压力值显示{ucharflagdatdisdata=tvaluex百位数disdata=tvaluex十位数disdata=tvaluex个位数disdata=tvaluex小数位if(tflag==)flagdat=x正压力不显示符号elseflagdat=xd负压力显示负号if(disdata==x){disdata=x如果百位为不显示if(disdata==x){disdata=x如果百位为十位为也不显示}}}voidasdxdisp(){ucharflagdatwrcom(xc)wrdat(flagdat)显示符号位wrdat(disdata)显示百位wrdat(disdata)显示十位wrdat(disdata)显示个位wrdat(xe)显示小数点wrdat(disdata)显示小数位wrcom(xca)wrdat(xdf)wrdat(x)}********************主程序***********************************voidmain(){initplay()初始化显示while(){readpressure()读取压力readpressure()读取压力asdxdisp()显示asdxdisp()显示}}附录B元件清单序号名称标号规格数量单片机UcLCDU传感器UASD稳压器U按键SWPNP电池AAAV继电器LmVV电动机MAV二极管DmA开关三极管QPNP晶体管QNKT石英晶体YMHz双运算放大器T,,,稳压二极管D,,极性电容CuFV无极性电容CpF无极性电容CuF无极性电容CpF滤波电容CuF滤波电容CuF滤波电容CuF滤波电容CpF电阻RPK电阻RK电阻RK电位器RK电阻R电阻RK电阻RK电阻RK电阻RK开关三极管QNPN附录C主电路图VRPVUVsVoutpFLGNDCINDUCTORIRONCDASDXuFVDIODEVK*UQUPVccPNPRPPDVDDKRKPPDVOPPDVSSSRPPDSWPBPPDPPDPSRVPPDPRKRSTWTPPDECPRxDEAVppDHPTxDALEPROGRPINTOPSENKuFPINTPVPTPPTPPWRPPWDPQXTALPPNPXTALPGNDPMGCMOTORACCpFDYDIODEMHzCpFSSWPBUQCNKTVidVRKRRDNDKKCCGuFuFTARCuFKLMAAA*VCRuFK附录D中英文翻译微机发展简史IEEE的论文剑桥大学莫里斯威尔克斯计算机实验室剑桥大学第一台存储程序的计算开始出现于前后它就是年夏天在剑桥大学我们创造的延迟存储自动电子计算机(EDSAC)。最初实验用的计算机是由象我一样有着广博知识的人构造的。我们在电子工程方面都有着丰富的经验并且我们深信这些经验对我们大有裨益。后来被证明是正确的尽管我们也要学习很多新东西。最重要的是瞬态一定要小心应付虽然它只会在电视机的荧幕上一起一个无害的闪光但是在计算机上这将导致一系列的错误。在电路的设计过程中我们经常陷入两难的境地。举例来说我可以使用真空二级管做为门电路就象在EDSAC中一样或者在两个栅格之间用带控制信号的五级管这被广泛用于其他系统设计这类的选择一直在持续着直到逻辑门电路开始应用。在计算机领域工作的人都应该记得TTLECL和CMOS到目前为止CMOS已经占据了主导地位。在最初的几年IEE(电子工程师协会)仍然由动力工程占据主导地位。为了让IEE认识到无线工程和快速发展的电子工程并行发展是它自己的一项权利我们不得不面对一些障碍。由于动力工程师们做事的方式与我们不同我们也遇到了许多困难。让人有些愤怒的是所有的IEE出版的论文都被期望以冗长的早期研究的陈述开头无非是些在早期阶段由于没有太多经验而遇到的困难之类的陈述。年代的巩固阶段年代初个人英雄时代结束了计算机真正引起了重视。世界上的计算机数量已经增加了许多并且性能比以前更加可靠。这些我认为归因与高级语言的起步和第一个操作系统的诞生。分时系统开始起步并且计算机图形学随之而来。综上所述晶体管开始代替正空管。这个变化对当时的工程师们是个不可回避的挑战。他们必须忘记他们熟悉的电路重新开始。只能说他们鼓起勇气接受了挑战尽管这个转变并不会一帆风顺。小规模集成电路和小型机很快在一个硅片上可以放不止一个晶体管由此集成电路诞生了。随着时间的推移一个片子能够容纳的最大数量的晶体管或稍微少些的逻辑门和翻转门集成度达到了一个最大限度。由此出现了我们所知道系列微机。每个门电路或翻转电路是相互独立的并且有自己的引脚。他们可通过导线连接在一起作成一个计算机或其他的东西。这些芯片为制造一种新的计算机提供了可能。它被称为小型机。他比大型机稍逊但功能强大并且更能让人负担的起。一个商业部门或大学有能力拥有一台小型机而不是得到一台大型组织所需昂贵的大型机。随着微机的开始流行并且功能的完善世界急切获得它的计算能力但总是由于工业上不能规模供应和它可观的价格而受到挫折。微机的出现解决了这个局面。计算消耗的下降并非起源与微机它本来就应该是那个样子。这就是我在概要中提到的“通货膨胀”在计算机工业中走上了歧途之说。随着时间的推移人们比他们付出的金钱得到的更多。硬件的研究我所描述的时代对于从事计算机硬件研究的人们是令人惊奇的时代。系列的用户能够工作在逻辑门和开关级别并且芯片的集成度可靠性比单独晶体管高很多。大学或各地的研究者可以充分发挥他们的想象力构造任何微机可以连接的数字设备。在剑桥大学实验室力我们构造了CAP一个有令人惊奇逻辑能力的微机。在年代中期还不断发展壮大并且被宽带局域网的先驱组织CambridgeRing所采用。令牌环设计研究的发表先于以太网。在这两种系统出现之前人们大多满足于基于电报交换机的本地局域网。令牌环网需要高可靠性由于脉冲在令牌环中传递他们必须不断的被放大并且再生。是的高可靠性给了我们勇气使得我们着手CambridgeRing项目。精简指令计算机的诞生早期的计算机有简单的指令集随着时间的推移商业用微机的设计者增加了另外的他们认为可以微机性能的特性。很少的测试方法被建立总的来说特性的选取很大程度上依赖于设计者的直觉。年RISC运动改变了微机世界。该运动是由Patterson和Ditzel发表了一篇命名为精简指令计算机的情况论文而引起的。除了RISC这个引人注目缩略词外这个标题传达了一些指令集合设计的见解随之引发了RISC运动。从某种意义上说它推动了线程的发展在处理器中同一时间有几个指令在不同的执行阶段称为线程。线程不是个新概念但是它对微机来说是从未有过的。RISC受益于一个最近的可用的方法的诞生该方法使估计计算机性能成为可能而不去真正实现该微机的设计。我的意思是说利用目前存在的功能强大的计算机去模拟新的设计。通过模拟该设计RISC的提倡者能够有信心的预言一台使用和传统计算机相同电路的RISC计算机可以和传统的最好的计算机有同样的性能。模拟仿真加快了开发进度并且被计算机设计者广泛采用。随后计算机设计者变的多些可理性少了一些艺术性。今天设计者们希望有满屋可用计算机做他们的仿真而不只是一台X指令集除非出现很大意外要不很少听到有计算机使用早期的RISC指令集了。INTEL及其后裔都与x密切相关。X构架已经占据了计算机核心指令集的主导地位。被认为是相当成功的RISC指令集现在的生存空间越来越小了。对于我们这些从事计算机学术研究的人X的统治地位让我们感到失望。毫无疑问商业上对于x的生存会有更多的考虑但是这里还有很多原因尽管我们多么希望人们考虑其他的方面。高级语言并没有完全消除对机器原始编码的的使用。我们仍需要不断提醒我们自己:我们应该严格的与先前的应用在机器层面上保持兼容。然而情况也许有所不同如果Intel的主要目的是为是生产一个好的RISC芯片。有一个已经取得了更大的成功我所说的i(不是i,它们有一些不同)。从许多方面来说i是个卓越的芯片但是它的软件借口不适合在工作站上应用。对于x取得胜利的最后有一件有意思的事情。直接应用先前x的实现方式对于满足RISC处理器的持续增长的速度要求是不可能的。因此设计者们没有完全实现RISC指令集尽管这不是很明显。表面上一片现代的x芯片包含了隐藏实现的部分好象和实现RISC指令集的芯片一样。当致命的异常发生时X引入的代码是经过适当的篡改后被转化为它的内部代码并且被RISC芯片处理。对于以上RISC运动的总结我非常信赖最新版本的哈里斯和培生出版社的有关计算机设计的书籍。请参考特殊计算机体系构造第三版PIA指令集很久以前Intel和HewlettPackard引进了IA指令集。这最初主要是为了满足通常的位地址空间问题。在这种情况下随后出现了MIPSR和Alpha。然而人们普遍认为Intel应该与x构架保持兼容可令人疑惑的是恰恰相反。进一步说IA的设计与其他所有的指令集在主要实现方式上有所不同。特别的每条指令它需要附加的位。这打乱了传统的在指令字长和信息内容的平衡并且它改变了编译器作者的原先的大纲。尽管IA是个全新的指令集但Intel发表了一个令人困惑的声明:基于IA的芯片将与早期的x芯片保持兼容。很难弄懂它所指的是什么。最新的称为ItaninuIA处理器显然需要特殊的兼容性的硬件尽管如此x编码运行的相当慢。由于以上的复杂因素IA的实现需要更大的体积相对与传统的指令集这暗示着更大的消耗。因此在任何情况下作为常识和一般性的标准GordonMoore在访问剑桥最近开放的BettyandGordonMoore图书馆时所反复强调。在听到他说问题出现在Intel内部也许有所不同我很不理解。但是我已经作好了准备去接受这样的事实我已经完全不了解半导体经济学了。AMD已经定义了一种位的与x更加兼容的指令集并且他们已经取得了进展。这种片子并不是很大。很多人认为这才是Intel应该做的。(在这篇演讲稿被提交之前Intel表示他们将销售一系列本质上与AMD兼容的芯片)更小晶体管的出现集成度还在不断增加这是通过缩小原始晶体管以致可以更容易放在一个片子上。进一步说物理学的定律占在了制造商的一方。晶体管变的更快更简单更小。因此同时导致了更高的集成度和速度。这有个更明显的优势。芯片被放在硅片上称为晶片。每一个晶片拥有很大数量的独立芯片他们被同时加工然后分离。因为缩小以致在每块晶片上有了更多的芯片所以每块芯片的价格下降了。单元价格下降对于计算机工业是重要的因为如果最新的芯片性能和以前一样但价格更便宜就没有理由继续提供老产品至少不应该无限期提供。对于整个市场只需一种产品。然而详细计算各项消耗随着芯片小到一定程度为了继续保持产品的优势移到一个更大的圆晶片上是十分必要的。尺寸的不断增加使的圆晶片不再是很小的东西了。最初圆晶片直径上只有到英寸到年已经达到了英寸。起初我不太明白芯片的缩小导致了一系列的问题工业上应该在制造更大的圆晶片上遇到更多的问题。现在我明白了单元消耗的减少在工业上和在一个芯片上增加电子晶体管的数量是同等重要的并且在风险中增加圆晶片厂的投资被证明是正确的。集成度被特殊的尺寸所衡量对于特定的技术它是用在一块高密度芯片上导线间距离的一半来衡量的。目前纳米的晶片正在被建成。对Murphy’s定理的怀疑年月在Cavendish实验室建立一百周年纪念庆典上GordonMoore被邀作为一名演讲者。在他演讲的过程中我第一次了解到这样一个事实我们可以使得硅芯片既快并且消耗低从而违反在英国被称为Murphy’s定律或Sod’s定律。Moore说在其它领域你也许不在二者之间做出取舍但事实上在硅片上同时拥有二者是可能的。在网上可得到一本相关的书籍Murphy是在美国空军中从事人体重力加速度研究的工程师。然而在我们的学生时代就已经相当熟悉该定律当时我们对于该定律有个更接近散文的名字而不是上面我们提到的那两个名字我们称为GeneralCussedness定律。甚至它都曾出现在我们的试卷上。问题是这样第一部分是关于该定律的定义第二部分是应用该定律解决一道问题。我们的试题是:一、给出GeneralCussedness定律的定义二、当一个骑自行车人围绕着圆做运动时在任何情况下考虑到风的因素得到一个平衡公式。单片机芯片每次的缩小芯片数量将减少并且芯片间的导线也随之减少。这导致了整体速度的下降因为信号在各个芯片间的传输时间变长了。渐渐地芯片的收缩到只剩下处理器部分缓存都被放在了一个单独的片子上。这使得工作站被建成拥有当代小型机一样的性能结果搬倒了小型机绝对的基石。正如我们所知道的这对于计算机工业和从事计算机事业的人产生了深远的影响自从上述时代的开始高密度CMOS硅芯片成为主导。随着芯片的缩小技术的发展数百万的晶体管可以放在一个单独的片子上相应的速度也成比例的增加。为了得到额外的速度。处理器设计者开始对新的体系构架进行实验。一次成功的实验都预言了一种新的编程方式的分支的诞生。我对此取得的成功感到非常惊奇。它导致了程序执行速度的增加并且其相应的框架。同样令人惊奇的是通过更高级的特性建立一种单片机是有可能的。例如为IBMModel开发的新特性现在在单片机上也出现了。Murphy定律仍然在中止的状态。它不再适用于使用小规模集成芯片设计实验用的计算机例如系列。想在电路级上做硬件研究的人们没有别的选择除了设计芯片并且找到实现它的办法。一段时间内这样是可能的但是并不容易。不幸的是制造芯片的花费有了戏剧性的增长主要原因是制造芯片过程中电路印刷版制作成本的增加。因此为制作芯片技术追加资金变的十分困难这是当前引起人们关注的原因。半导体前景规划对于以上提到的各个方面在部分国际半导体工业部门的精诚合作下广泛的研究与开发工作是可行的。在以前美国反垄断法禁止这种行为。但是在年该法律发生了很大变化。预竞争概念被引进了该法律。各个公司现在可以在预言竞争阶段展开合作然后在规则允许的情况下继续开发各自的产品。在半导体工业中预竞争研究的管理机构是半导体工业协会。年作为美国国内的组织年成为一个世界性的组织。任何一个研究组织都可加入该协会。每两年SIA修订一次ITRS(国际半导体科学规划)并且逐年更新。年在第一卷中引入了“前景规划”一词该卷由两个报告组成些于年在年提交。它被认为是该规划的真正开始。为了推动半导体工业的向前发展后续的规划提供最好的可利用的工业标准。它们对于年内的发展做出了详细的规划。要达到的目标是每个月晶体管的集成度增加一倍同时每块芯片的价格下降一半即Moore定律。对于某些方面前面的道路是清楚的。在另一方面制造业的问题是可以预见的并且解决的办法也是可以知道的尽管不是所有的问题都能够解决。这样的领域在表格中由蓝色表示同时没有解决办法的加以红色。红色区域往往称为红色砖墙。规划建立的目标是现实的同时也是充满挑战的。半导体工业整体上的进步于该规划密不可分。这是个令人惊讶的成就它可以说是合作和竞争共同的价值。值得注意的是促进半导体工业向前发展的主要的战略决策是相对开放的预竞争机制而不是闭关锁国。这也包括大规模圆晶片取得进展的原因。年前我开始感觉到如果达到了不可能使得晶体管体积更小的临界点时将发生什么。怀着这样的疑惑我访问了位于华盛顿的ARPA(美国国防部)指挥总部在那我看到年规划的复本。我恍然大悟当圆晶片尺寸在年达到纳米时将出现严重的问题在年达到纳米时也如此。在随后的年的规划中当圆晶片尺寸达到纳米时也做了相应的规划。不久半导体工业将发展到那一步。从年的规划中我引用了以上的信息还有就是一篇提交到IEE的题目为CMOS终结点的论文和在年,月,号的Computing上讨论的一些题目。我现在的想法是最终的结果是表示一个存在可用的电子数目从数千减少到数百。在这样的情况下统计波动将成为问题。最后电路或者不再工作或者达到了速度的极限。事实上物理限制将开始让他们感觉到不能突破电子最终的不足原因是芯片上绝缘层越来越薄以致量子理论中隧道效应引起了麻烦导致了渗漏。相对基础物理学芯片制造者面对的问题要多出许多尤其是电路印刷术遇到的困难。年更新年出版的规划中陈述了这样一种情况照目前的发展速度如果在年前在关键技术领域没有取得大的突破的话半导体业将停止不前。这是对“红色砖墙”最准确的描述。到目前为止是SIA遇到的最麻烦的问题。年的规划书强调了这一点通过在许多地方加上了红色指示在这些领域仍存在人们没有解决的制造方法问题。到目前为止可以很满意的报道所遇到的问题到及时找到了解决之道。规划书是个非凡的文档并且它坦白了以上提到的问题并表示出了无限的信心。主要的见解反映出了这种信心并且有一个大致的期望通过某种方式圆晶体将变的更小也许到纳米或更小。然而花费将以很大的速率增长。也许将成为半导体停滞不前的最终原因。对于逐步增加的花费直到不能满足这个精确的工业上达到一致意见的平衡点依赖于经济的整体形势和半导体工业自身的财政状况。最高级芯片的绝缘层厚度仅有,个原子的大小。除了找到更好的绝缘材料外我们将寸步难行。对于此我们没有任何办法。我们也不得不面对芯片的布线问题线越来越细小了。还有散热问题和原子迁移问题。这些问题是相当基础性的。如果我们不能制作导线和绝缘层我们就不能制造一台计算机。不论在CMOS加工工艺上和半导体材料上取得多么大的进步。更别指望有什么新的工艺或材料可以使得半导体集成度每个月翻一番的美好时光了。我在上文中说到圆晶体继续缩小直到纳米或更小是个大致的期望。在我的头脑中从某点上来说我们所知道的继续缩小CMOS是不可行的但工业上需要超越它。年以来规划书中有一部分陈述了非传统形式CMOS的新兴研究设备。一些精力旺盛的人和一些投机者的探索无疑给了我们一些有益的途径并且规划书明确分辨出了这些进步在那些我们曾经使用的传统CMOS方面。内存技术的进步非传统的CMOS变革了存储器技术。直到现在我们仍然依靠DRAM作为主要的存储体。不幸的是随着芯片的缩小只有芯片外围速度上的增长处理器芯片和它相关的缓存速度每两年增加一倍。这就是存储器代沟并且是人们焦虑的根源。存储技术的一个可能突破是使用一种非传统的CMOS管在计算机整体性能上将导致一个很大的进步将解决大存储器的需求即缓存不能解决的问题。也许这个而不是外围电路达到基本处理器的速度将成为非传统CMOS的最终角色。电子的不足尽管目前为止电子每表现出明显的不足然而从长远看来它最终会不能满足要求。也许这是我们开发非传统CMOS管的原因。在Cavendish实验室里HaroonAmed已经作了很多有意义的工作他们想通过一个单独电子或多或少的表现出和的区别。然而对于构造实用的计算机设备只取得了一点点进展。也许由于偶然的好运气数十年后一台基于一个单独电子的计算机也许是可以实现的。英文原
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新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

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