基于硅壓式傳感器和MSP430F149單片機的電子血壓計設計

1、基于硅壓式傳感器和MSP430F149單片機的電子血壓計設計摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結構、設計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結果表明，該濾波器帶寬的可調范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關鍵詞：Butte1 引言測量血壓的傳統(tǒng)儀器是機械式水銀血壓計，電子血壓計近幾年才在市場上出現(xiàn)。電子血壓計與傳統(tǒng)血壓計相比

2、，雖然操作簡單、使用方便，但準確性、穩(wěn)定性往往不太理想。本設計力求準確、穩(wěn)定，以適用于老年人或病人隨時監(jiān)測自己血壓情況及臨床醫(yī)學檢測。2 系統(tǒng)的硬件設計本設計采用Motorola公司的MPX53GC硅壓式傳感器和TI公司MSP430F149單片機為主要器件， 構成電子血壓計，系統(tǒng)構成如圖1。系統(tǒng)由MCU、 傳感器、LCD液晶顯示器、操作面板、充放氣控制 電路、氣泵和氣閥、蜂鳴器、存貯器、電源等部分 構成。2.1 微處理器的選擇單片機是整個系統(tǒng)的大腦，它不僅要對系統(tǒng)進 行監(jiān)控、對數(shù)據(jù)進行運算處理，而月.要通過對測量 結果的判定調整硬件的參數(shù);使系統(tǒng)能夠自動調節(jié) 在最佳的工作狀態(tài)，具有一定的智能性

3、。根據(jù)系統(tǒng) 的設計要求，選用TI公司的MSP430F1 49單片機 。MSP430內嵌ADC12，它是12位的A/D模數(shù)轉 換器，具有高速、通用的特點。ADC12可對8個外 部模擬信號之一或4個內部電壓之一作轉換。 ADC12具有通用的采樣/保持電路，給用戶提供了 采樣時序的各種選擇。MSP430F149單片機則能很 好滿足系統(tǒng)設計的要求。2.2 傳感器電路設計MPX53GC是Motorola X型傳感器，該類傳感器價格低廉、線性優(yōu)良、噪聲小、響應迅速，并且在 恒流源供電的情況下具有溫度白補償掙陛。傳感器電路的組成如圖2所示，壓力傳感器的輸出信號先 經(jīng)過濾波電路，然后進行放大，同時單片機 MS

4、P430F149將產生1：10脈寬控制鋸齒波發(fā)生器， 產生鋸齒波與經(jīng)過處理的壓力信號相比較，將電平 信號轉換為脈寬信號。單片機MSP430F149測量脈寬，然后經(jīng)過相應的運算處理轉換為收縮壓(SP)、舒張壓(DP)、平均壓(MP) 。2.3 濾波電路設計在血壓測量過程中，由于傳感器MPX53GC輸 出的信號極其微弱，而且混有高頻噪聲，如果電路 設計不合理，微弱的信號就會被噪聲淹沒。因此在 每一級放大電路中，都應有相應的噪聲濾除或抑制 電路 ，此外要盡量的消除分布電容與分布電感的 耦合，在必要處進行屏蔽。如圖3所示，采用有源低通濾波器，有效地削弱高頻噪聲，并適當放大信 號。其頻率函數(shù)可表示為：2.4 充放氣控制電路設計充放氣電路也是影響測量準確度的一個重要因素。因此，怎樣控制充氣閥和放氣閥，才能得到最好的測量結果是關鍵。在測量過程中，我們采用 單片機MSP430F149控制充放氣速率，根據(jù)壓力大小進行