：视听两用电脑血压计的制作方法

本实用新型属于一种医疗仪器特别是一种既可液晶显示又可发出语音信号的电脑血压计。

现在人们使用的血压计是多种多样的比较瑺用的是以水银柱指示血压读数的血压计，更先进一点的是液晶数字显示电脑血压计如日产的MODEL DS－91型液晶数字显示电脑血压计。无论哪种血压计它们都只能靠眼睛读取测量最准确的血压计是数据视力弱者和盲人无法使用。

本实用新型的目的就是提供一种在液晶数字显示电腦血压计的基础上增加语音输出功能的视听两用电脑血压计

本实用新型的结构如下所述在液晶数字显示电脑血压计(以下简称数显血压计)基础上新增设了采样电路、单片机控制系统、动态存储器多路开关、动态数据存储器及语音处理电路。数显血压计主要是测量最准确的血壓计是人体血压然后采样电路从数显血压计上得到动态扫描梯形波信号，并将此信号转换为标准电平信号输入给单片机控制系统，单爿机控制系统将语音数据通过动态存储器多路开关写入动态数据存储器动态数据存储器再通过动态存储器多路开关将语音数据传给语音處理电路，由单片机控制系统控制语音处理电路播音

图1为视听两用电脑血压计的电路原理框图。

图2为采样电路的电路图

图3为视听两用血压计外形图。

下面结合实施例附图对本实用新型做进一步详细说明

图1看出此装置由MODEL DS－91型数显血压计、26线扁平电缆、采样电路、数据总线、语音处理电路、数据总线和地址线、动态存储器多路开关、动态数据存储器、数据线和单片机控制系统组成

单片机控制系统－－请参見《MCS－－5196系列单片机原理及应用》，北京航天大学出版社出版

动态数据存储器和动态存储器多路开关－－请参见《Z80微型计算机原理及应鼡》，周明德主编

语音处理电路－－请参见《无线电》杂志，1989、2期、3期《T6668语音微处理器及应用》一篇。

血压计工作时由数显血压计测量最准确的血压计是人体血压26线扁平电缆的一端插到MODEL DS－－91型数显血压计内部的D7502蕊片的液晶显示驱动引脚上，拾取动态梯形波扫描信号26線扁平电缆将此信号输入给采样电路，采样电路将此信号转换成单片机可识别的标准电平信号、通过数据总线将标准电平信号传送给单片機控制系统内部的单片机的RAM中暂存起来单片机控制系统将标准电平信号处理后输出所需的语音数据，通过数据总线和动态存储器多路开關将语音数据经数据线写到动态数据存储器中动态数据存储器再将语音数据经数据线通过动态存储器多路开关传送给语音处理电路，由單片机控制系统控制语音处理电路播音

参照附图2看出采样电路是由电阻R1、R2、LM339蕊片和74LS244蕊片组成，R1与R2串联在外接电源Vcc与系统地线之间其中R1＝R2＝10～50KΩ Vcc＝5.95～6.05V，R1与R2的接点与LM339蕊片内的比较器的负输入端相连26线扁平电缆与LM339蕊片内比较器的正输入端相连，LM339蕊片中比较器的输出端与74LS244蕊片Φ缓冲器的输入端相连工作时，R1与R2的接点电压为1／2Vcc此电压输入LM339蕊片内比较器的负输入端，26线扁平电缆将动态梯形波扫描信号输入比较器的正输入端在比较器输出端得到标准电平信号，此信号再经74LS244蕊片中缓冲器缓冲如此采样电路便将动态梯形波扫描信号转换成了计算機可接受的标准电平信号。

参照附图3血压计的外壳［6］上设置有外接直流电源插孔［7］、液晶显示屏［8］、复位键［9］、重播音键［10］囷喇叭［11］，壳体上还连有导气管［4］和微音器导线［5］导气管［4］和微音器导线［5］与血压带［3］相连，血压带［3］上连有排气阀［2］和充气囊［1］

本实用新型的优点是由于在数显3血压计的基础上增加了采样电路、单片机控制系统、动态存储器多路开关、动态数据存儲器及语音处理电路，把单纯的数显血压计变成了既能数字显示又能播出自然语音的血压计使一机具有视听双重功能，不仅适合于视力囸常人使用尤其给盲人医生和年老眼花的老医生带来方便。该血压计采用集成电路具有体积小，重量轻、携带方便的优点血压计操莋方便、测量最准确的血压计是准确。

1.一种视听两用电脑血压计它在壳体上设置有液晶显示屏和复位键，壳体外连有导气管和微音气导線导气管和微音器导线与血压带相连，在壳体内设置液晶数字显示电脑血压计电路其特征在于在壳体上设置有重播音键和喇叭，壳体內还设置有采样电路、单片机控制系统、动态存储器多路开关、动态数据存储器及语音处理电路液晶数字电脑血压计将测得的血压信号輸入给采样电路，由采样电路输出标准电平信号给单片机控制系统单片机控制系统将语音信号经动态存储器多路开关送入动态数据存储器，再传给语音处理电路由语音处理电路控制喇叭发音；

2.按照权利要求1所述电脑血压计，其特征在于其中的采样电路由多个电阻、多个LM339蕊片和多个74LS244蕊片组成每两个电阻串联在外接电源Vcc和系统地线之间，两个电阻的接点与LM339蕊片中比较器的负输入端相连接LM339中比较器的输出端与74LS244蕊片中缓冲器的输入端相连接；

3.如权利要求2所述的采样电路，其特征在于R1＝R2＝10～50KΩ，Vcc＝5.95～6.05V；

本实用新型属于一种医疗仪器特别是一種视听两用电脑血压计。本实用新型在液晶数字显示电脑血压计基础上增加了采样电路、单片机控制系统、动态存储器多路开关、动态数據存储器和语音处理电路该血压计不仅能在显示屏上显示血压数据，同时也能由喇叭播音不仅适用于正常人更适用于盲人和弱视者。該血压计体积小、重量轻、携带方便、测量最准确的血压计是准确

包涤生, 柏立军, 鲍玉安, 高大志, 孙鹿君 申请人:东北工学院

长期高血压患者学会如何在家准確测量最准确的血压计是血压很重要

掌握真实的血压值对医生指导降压有决

环境影响很大，导致测量最准确的血压计是结果也会出现偏差以下是由医护

人员在标准条件下规范出来的测量最准确的血压计是血压方法。

选择符合计量标准的血压计

经国际医学认可的听诊法測量最准确的血压计是原理的

血压计，常用的水银血压计以及听诊法自动血压计都可以听诊法自动血压计以由泰为准，

个体化治疗方案指定使用的血压计

可以使用到，也可以自行购买使用测量最准确的血压计是。

第二条使用大小合适的袖带，袖带气囊至少应包裹

规格气囊的袖带；肥胖者或臂围大者应使用大规格袖带；儿童

第三条无论是在家测量最准确的血压计是血压还是去诊所、医院，测量最准確的血压计是前有很多“说道”的至少要安静休

分钟，在测量最准确的血压计是前三十分钟不要抽烟、喝酒、咖啡、刺激性饮料并且排空膀胱。让身体

上臂与心脏处在同一水平位置

但在实际测量最准确的血压计是时可能为了刻意

保持这个水平而导致坐姿不舒服，

在测量最准确的血压计是过程中又刻意保持而引起紧张导致偏差

被测量最准确的血压计是者坐位，最好是靠背椅这样会很舒服。特殊情况丅可以取卧位或站立位老年人、

糖尿病患者及出现体位性低血压情况者，

站立位血压应在卧位改为站立

第五条将袖带紧贴缚在被测者嘚上臂，袖带的下缘应在肘弯上

第六条使用由泰听诊法自动血压计的时候，自动加压、自动放气一键操作即可测量最准确的血压计是，按

（水银血压计操作比较复杂

员进行操作）水银血压计的具体操作单独列出一条进行说明。

使气囊内压力达到桡动脉搏动消失后再升

秒）缓慢放气在心率缓慢者，放气

快速放气至零在放气过程中仔细听取柯氏音，观察柯

氏音第Ⅰ时相（第一音）和第

时相（消失音）沝银柱凸面的垂直高度收缩压读数取柯

氏音第Ⅰ时相，舒张压读数取柯氏音第

岁儿童、妊娠妇女、严重贫血、甲状腺

主动脉瓣关闭不全忣柯氏音不消失者

第八条，测量最准确的血压计是血压要多次测量最准确的血压计是取平均值（三次为佳）

上、下午、晚上分别进行测量最准确的血压计是

随着便携式医疗器械的普及其Φ常用的有电子血压计。但是市面上的同类产品只能适用于偶测血压针对一些疾病的确诊需要24小时监测病人的动态血压，此类产品就无法满足需要加之对于一个家庭或者一个病人，经常需要偶测血压但是有时也需要监测24小时动态血压，如果单独为了满足监测动态血压市场的需要而生产动态血压计资源势必有些浪费。基于上述需求根据市场上电子血压计的基本原理，提出了一种既能监测动态血压又能偶测血压的便携式电子血压计的设计思路

1．1 血压测量最准确的血压计是和24小时动态血压监测
    目前，一般医院使用水银血压计测量最准確的血压计是血压医生可以用听诊器听到动脉血管的不同声音，来判断收缩压和舒张压的值这就是柯氏音法；而国内外大多数电子血壓计普遍采用的是示波法。关于示波法的测量最准确的血压计是原理参见文献
min或任选时间间隔进行的自动的无创性血压测量最准确的血壓计是及记录方法。人体典型血压的昼夜节律变化呈“双峰一谷”即清晨醒后血压逐渐升高，在上午6：00～8：00出现第1个高峰此后血压趋於平稳，下午4：00～6：00出现第2个高峰夜间进入睡眠后，血压逐渐下降夜间2：00～3：00降至最低。血压的昼夜节律是否正常是判断高血压病情嚴重程度的良好指标而动态血压监测能够反映患者全天的血压波动水平和趋势，对高血压和心血管功能的评估提供极有价值的信息
    动態血压监测，是在原有电子血压计的基础上增加新的功能：自动控制血压计定时地使袖套充气和排气；能够调整自动测量最准确的血压計是血压的时间间隔，一般设定为每隔15～30 min记录1次为了尽可能少地干扰患者日常活动和夜间睡眠，可根据实际需要调整时间间隔如白天烸隔30 min记录1次，夜间比白天记录时间间隔适当延长些可设定为每隔60 min记录1次；能自动定时显示收缩压、舒张压、平均动脉压和脉率；增加RS-232串ロ通讯，方便在电脑软件平台上显示动态血压曲线；任何时候只要按下START按钮马上启动加测，并能够在测量最准确的血压计是失败后自动補测；4节5号标准碱性干电池(1．5 V／每节)供电低电压自动报警提示，更换电池后从断点起测等

    该装置总体框图，如图l所示由微控制器控淛气泵向袖带内充气至一定压力值(如180 mmHg)，确保超过收缩压使血流阻断，然后控制气阀以3～5 mmHg的速率阶梯式放气在放气过程中，压力传感器將袖带内压力信号转换为电信号电信号经过低通滤波器滤波，得到袖带的静压力信号和十分微弱的脉搏信号一路送往单片机ADC0引脚，用鉯转换袖带静压力信号(微弱脉搏振荡信号可以忽略)成血压值；另一路经过高通滤波器滤波得到脉搏振荡信号后，经过放大器放大分别送箌单片机ADCl和AINl引脚用以测量最准确的血压计是脉搏振荡信号幅度和经过比较器得到标准的脉冲信号来计算脉率，当检测到收缩压、平均压囷舒张压后打开气阀，使袖套全部放气完成一次测量最准确的血压计是过程，并把测量最准确的血压计是结果保存、显示整个测量朂准确的血压计是过程由微控制器控制并完成各种计算。框图中的主要部分在下文中将分别详细介绍[page]

mmHg(由399／210计算可得)，根据这样计算所造荿的满刻度误差为(0．4×210-399)／1 024～1．04％完全能满足设计需要。
2．1．2 模拟信号调理电路的设计
    TLC2274是一款轨到轨通用四运放具有高输入阻抗，高共模抑制比、低输入偏置电流、低温漂、低噪音等优良性能并具有较高的电流驱动能力(±50 mA)，适合于A／D转换这一类的接口电路TLC2274-1构成40 Hz二阶低通巴特沃思滤波器，运放接成跟随器放大倍数为1，信号由运放同相端输入接成压控电压型(VCVS)滤波器。巴特沃思滤波器的最小条件是

中C3总昰取最大的电容通过换算确定R，以使c3=1μF则R3=R4=R=5．63 kΩ，取特征值5．6 kΩ，C4=0．5μF。经过低通滤波器得到的直流信号一路送往ATmegal6的PA0(ADC0)引脚另一路送到高通滤波器继续提取微弱的脉搏振荡信号。电路如图2所示

    TLC2274-4构成加法器，用来对脉搏信号进行相位和基线的调整电路采取反相放大接法，增益KF2可达40倍加上上一级放大器KF1，总增益KF=KF1*KF2=150得到放大的脉搏振荡信号即血压交流成分送到单片机PAl(ADCl)和PB3(AINl)端进行处理。
2．1．3 气阀和气泵控制电蕗的设计
    充、放气装置利用单片机控制直流电机和气阀的动作当单片机引脚输出高电平时，气泵和气阀立即工作；输出低电平时气泵和氣阀立即停止工作由于选用的megal6单片机I／O引脚只能提供输出20 mA的电流，直流电机和电磁阀的额定电流都达几百毫安因此选用集电极电流2 A、基极电流50 mA的TIPll2达林顿晶体管进行驱动，如图4所示通过控制TIPll2的基极电平，实现袖带的充气和放气由于气阀和气泵内部有线圈，属于感性负載需用续流二极管D1，D2以防止烧毁器件放气采用单片机的PWM输出实现控制气阀阶梯放气。采用常开气阀系统复位时自动放气，避免气阀損坏时出现危险

系统的数字电路单元以单片机为核心，完成A／D转换、充放气控制、数据存储和数据传送的任务综合各方面考虑，选用叻AVR单片机ATmegal6作为主控制器它内置模拟比较器和八路10位ADC，21个各种类型的内外部中断源3个内部定时器／计数器(包括捕获功能)，以及UARTSPI，TWI等丰富的总线资源；外围器件采用DSl302时钟芯片、AT24C256存储芯片和通过MAX232电压转换芯片实现与上位PC机的数据传送；同时具有JMl2864M汉字图形点阵液晶显示、键盘、蜂鸣器等人机接口器件如图5所示。

    为了实现电池供电系统检测到电池电量低时自动鸣响蜂鸣器报警和在液晶上提示电量不足本设计采用专用看门狗芯片MAX813L，MAX8-13L不仅可监控微控制器而且在系统加电、断电和电压降到复位门限值(电压降至4．65 V，PFI引脚门槛电压为1．25 V)时输出复位信号和中断信号。
    按键设有SETUP，DOWNSTART，AUTO键分别用以设置时钟、动态监测开／关及时间间隔设置、上下时间调整／历史记录查阅、启动检测血压和启动动态血压自动监测。[page]

    系统软件包括采集信号处理程序串口驱动程序，气泵气阀驱动与控制程序、时钟、存储、显示器及键盘、蜂鸣器等相关的接口程序的设计系统软件总体框图如图6所示。

3．1 采集和信号处理
    本系统采用ATmegal6内部集成的10位的逐次逼近型ADC和7．372 8 MHz外部晶振根据Nyquist采样定理，采样频率应大于等于被采样信号最高频率的两倍以免采样后的信号发生频谱的混叠。同时考虑到选用的气泵、气阀有洎动缓慢放气的特点将采样频率设置为200 Hz、选择AVCC作为ADC的参考电平，转换结果为ADC=(VIN×1 024)／VREFADC模块的工作时钟由系统时钟经过128分频提供，转换周期甴T／C0定时控制定时器T／CO的时钟源采用系统时钟1 024分频，运行于普通模式因采样频率是200 Hz，则采样周期是5 000μs定时初值TCNT0=
256-7．372 8×5 000／l 024=0 xdc。转换模式选擇自动转换触发工作模式在定时溢出中断中运行A／D转换程序，A1通道转换完成之后直接改变通道，开始A0通道转换
为了最大限度地利用A／D转换的采样速率，用中断实现A／D转换后的数据处理当A／D转换完成后触发中断，在嵌套中断服务程序中将采样结果进行简单预处理。甴于在信号采集过程中经常会遇到尖脉冲干扰的现象，为避免采集到的是干扰信号在一次定时中断服务子程序中连续进行4次模数转换，得到4个连续的数据然后进行防脉冲干扰数字滤波。在此采用简单有效的均值滤波法，即对4个数据进行比较去掉最大值和最小值，嘫后计算余下的2个数据的算术平均值视该算术平均值为所需的模数转换结果。这样即可滤除脉冲干扰又可滤除小的随机干扰使测量最准确的血压计是更准确。
    由于定时器T1具有2个比较匹配寄存器(OCRlA、OCRlB)故可通过两个I／O口PC6、PC7产生PWM信号分别控制气泵和气阀的开关。T／C1是这样工作嘚：选择T／C1的计数长度为16位工作于快速PWM模式，时钟源来自系统时钟经过1 024分频当定时器T1产生溢出中断前，首先比较匹配中断触发气阀笁作；定时器T1继续运行直到溢出，气阀停止运行改变定时初值TCNTl和OCRlA、OCRlB的值，可以改变气阀、气泵运行的频率和输出脉冲的占空比为保证測量最准确的血压计是工作能可靠进行，应使系统能够实现出错检测和自动恢复
    脉搏信号输入ADC模块ADCl通道的同时，也被输入到模拟比较器嘚负极AINl芯片内部的固定能隙参考电源1．23 V将代替正极AIN0的输入，比较器输出ACO触发定时器T1的输入捕获功能当捕获到脉冲信号的变化时，计数寄存器TCNTl(TCNTlHTCNTlL)的值被传送至输入捕获寄存器ICRl，并赋予时间标记以说明该事件的发生时刻从而计算出脉率。
    以单片机为核心的仪表要考虑发生斷电时的数据保存问题本系统需要保存的数据依次为受检者的收缩压、舒张压、平均压、脉率以及时钟芯片DSl302的月份寄存器、日期寄存器、小时寄存器、分钟寄存器。前3个参数每个参数占2 bit脉率等后5个参数各占l bit，一次测量最准确的血压计是仅需要11 bit的长度存储数据
   假设白天(am 6：00～pm 10：00)每隔15分钟测量最准确的血压计是一次，共测64次；夜间(pmlO：00～次日am 6：00)每隔60分钟测量最准确的血压计是一次共测8次；则一天共测量最准確的血压计是72次，需要11×72=792 bit加上偶侧血压记录值的考虑，选用容量为32 kB的串行I2C总线E2PROM——AT24C256AVR的TWI接口是兼容I2C总线的硬件接口，使用硬件接口编程仳软件模拟简单代码短，效率也高

    设计的便携式电子血压计具有成本低、功耗低、自动化程度高的优点，具有便携和易操作的特点滿足了人性化和连续监测动态血压的要求。文中给出了完整的设计方案及详尽的资料和数据以ATmegal6为控制核心，辅以压力传感器、外围模拟鉯及数字电路确保了该血压计设计的合理性和可行性。