目前,市场上的血压计大部分仍是水银血压计,电子血压计在国外已经大量普及,而我国才开始应用。水银血压计每次测量必须由医生戴上听诊器进行测量,测量过程复杂,而且不同的医生,测量结果可能不同。而电子血压计弥补了水银血压计的不足。本文使用低功耗MSP430单片机对人体血压信号进行采集,通过USB控制芯片CH375将这些数据存储到U盘中,可以通过PC机的软件分析一天中血压的变化。

1 硬件设计

1.1芯片介绍

MSP430是近几年流行的16位单片机,由于它具有超低功耗(在5V电压下运行于12MHz的80C51工作电流达到十几mA;而MSP430在3V时的工作电流为340μA,在2.2V的工作电流为220μA)、众多的片内外设、强大的数据处理能力、系统工作稳定、方便高效的开发环境等特点,被广泛应用在各种工业仪表中。加之笔者对430单片机比较了解,在本设计中选用了其中的一种MSP430F149,由于该设计中对单片机的外设模块只要求有A/D转换模块,所以可以选用MSP430中较便宜的系列。

CH375是南京沁恒有限公司生产的USB总线的通用接口芯片,支持USB-HOST主
机方式和USB-DEVICE/SLAVE设备方式。CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出,可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上。在USB主机方式下,CH375还提供了串行通讯方式,通过3根线,即串行输入、串行输出和中断输出与单片机/DSP/MCU/MPU等相连接。本文用的是从南京沁恒有限公司申请的样片。LCM用的是16×2的HS162-4。自建了自定义字符,实现了简单显示“血压是:XXX.X”。本文中使用HS162-4为的是试验方便,若是用到实际产品中,可以换用其他种类。

选择Motorola公司压力传感器MPX5050GP,其内部含有信号运放和信号调节功能,可以直接将动脉血液对血管壁的压力转换为0V～4.7V的电信号,其对应的血压值为0kPa～49.875kPa(0mmHg～375mmHg)。传感器采集到的信号送入单片机的AD12模块前要标度变换,即电平平移。

1.2工作原理

血压传感器将用户的血压变换成电压信号,经过滤波器送到149单片机的AD12模块中,再经过单片机处理后在LCM上显示,随时可以看到血压值。并且这些数据可以通过CH375储存在U盘中,在方便时将U盘插到PC机上,可以通过上位机软件进行观察,这样医生可以从整体上了解患者的血压变化情况,从而做出正确的诊疗结果。

1. 3系统框图

MSP430单片机使用串口方式同CH375相连,将数据写入U盘。