毕业设计便携式电子血压计设计 精品.docx

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毕业设计便携式电子血压计设计精品

便携式电子血压计设计

摘要

现代社会快速的发展，不仅带来了客观的经济效益，还导致我们的生活环境日益恶化。

随着人们生活水平的提高，人们也更加注重自己的健康问题，而现代人们由于各种不良的生活习惯以及快速的生活节奏，导致人们的健康问题岌岌可危。

其中“高血压”就是比较典型的当代都市病，“高血压”的发病率与年龄成正比，而且跟地理分布、个人的饮食习惯、生活环境更甚于和个人的体重有直接的关系。

所以人们对“高血压”的防治，可以从培养健康的饮食习惯、加强体育运动、养成不抽烟，不喝酒的良好习惯等方面下手。

即便人们已经意识到“高血压”的危害，可是“高血压”的患者还是逐年上升，有效、便捷的测量血压，对人们及时了解人体状况，更甚于可以进行及早的防治与治疗。

传统的水银血压计需要配合听诊器测量，由专业的医护人员判断出收缩压、舒张压。

整个测量过程比较复杂，且受人为因素影响误差难以保证。

便携式血压计的出现，实现了非专业的医护人员也可测量血压的情况，便携式电子血压计操作简单，不需要他人帮助捆绑袖带和使用听诊器测量数据。

随着便携式电子血压计的更新与换代，出现了臂式、腕式等多种类的电子血压计，而且更多功能以及人性化的服务走进千家万户。

人们现在不用去医院进行血压的检测，在家就可以进行每日的血压测量及监测。

很好的起到了对“高血压”的预防作用，也能使“高血压”进行及时的治疗。

本设计主要以AT89C51单片机为核心，用压阻式压力传感器测得血压值，经过数模转换器转换成数字信号，经过单片机处理后，显示在液晶屏上。

本设计的电子血压计具有体型小、低功耗、误差小、便于用户操作等优点，克服了水银血压计需专业知识、不易携带等缺点。

也克服了一般电子血压计误差大，没有记忆功能，不能进行数据对比等缺点，使用起来更加人性化，更加简单，适合各类人群使用。

关键词：

血压；电子血压计；单片机

ABSTRACT

Rapiddevelopmentofmodernsociety,notonlyhasbroughttheobjectiveeconomicbenefits,alsoledtothedeteriorationofourlivingenvironment.Aspeoplelivingstandardrise,peoplealsopaymoreattentiontotheirhealthproblems,andmodernpeoplebecauseallsortsofbadlivinghabitsaswellasthefastpaceoflife,leadtopeople'shealthisatstake.Amongthem"hypertension"istypicalofcontemporaryurbandisease,theincidenceof"hypertension"isproportionaltotheage,andwithdistribution,personaleatinghabits,livingenvironmentmorethanhaveadirectrelationshipandindividualweight.Sopeopleonthepreventionandcontrolofhighbloodpressure,candevelophealthyeatinghabits,strengthensports,notsmoking,notdrinkinghabits,etc.Evenifpeoplehavebeenawareofthedangersof"hypertension","highbloodpressurepatientsisrisingyearbyyear,however,effectiveandconvenientmeasurebloodpressure,forpeopletounderstandthestatusofthehumanbodyintime,evenmorethanforearlypreventionandtreatment.

Traditionalmercurysphygmomanometerneedcoordinationwiththestethoscopemeasurement,byaprofessionalmedicalpersonneldeterminethatthesystolicpressure,diastolicbloodpressure.Thewholemeasuringprocessismorecomplex,anderroraffectedbyhumanfactorsisdifficulttoguarantee.Theemergenceofportablebloodpressuremonitorfornon-professionalstaffalsocanmeasurebloodpressure,aportableelectronicdevice,simpleoperation,don'tneedotherstohelpbindcuffandtheuseofstethoscopemeasurementdata.Astheupdatingandupgradingofportableelectronicbloodpressuremonitor,thearm,wrist,etcallkindsofelectronicsphygmomanometer,andintomorefunctionsandhumanizedservice.Peopledon'thavetogotohospitalforbloodpressuretesting,nowathomecanbeadailybloodpressuremeasurementandmonitoring.Verygoodhaveplayedanimportantroleforpreventionofhighbloodpressure,alsocanmaketimelytreatment"hypertension".

ThisdesignmainlyUSESAT89C51microcontrollerasthecore,withpiezoresistivepressuresensormeasuredthebloodpressurevalue,throughd/aconverterisconvertedintodigitalsignals,afterdealingwiththesinglechipmicrocomputer,displayontheLCDscreen.

Thedesignoftheelectronicbloodpressuremonitorwithasmallsize,lowpowerconsumption,smallerror,theadvantagesofeasyoperation,overcomethemercurysphygmomanometerneedprofessionalknowledge,shortcomingsandsoonisnoteasytocarry.Andovercomeagreaterrorinthegeneralelectronicbloodpressuremonitor,nomemory,notdatacomparisonandsoonshortcomings,userisemorehuman,moresimple,suitableforallkindsofpeople.

Keywords:

bloodpressure;bloodpressuremonitor;singlechipmicrocomputer

第一章绪论

1.1课题背景

当今社会发展速度快，人们的生活水平也不断提高，可是随着社会的快速发展人们的生活节奏也越来越快，人们的生存压力也不断加大。

这样健康问题就越来越突出，更多的人也更加重视健康问题，现在个人收入的一部分已经开始向医疗产业支出。

而医疗产业不再是以前的看病就医，现在也有更多先进、快捷的医疗电子产品流入千家万户。

这类电子产品都有共同的特点：

操作简单、体积小、便于个人或家庭使用，从此便开始了个人疾病预防的篇章。

高血压是最常见的一种慢性疾病，虽然高血压人们已经司空见惯，可是高血压引起的并发症：

心肌梗死、心力衰竭、慢性肾脏病等都是危机人生命的重大隐患，高血压已经被医学界称为“无形杀手”，可想而知其严重程度。

并且随着高血压患者的逐年增长的趋势，让人们不得不越来越重视高血压的预防及诊断。

一般医院使用水银血压计，它是基于柯氏法的一种气压式血压计，使用时需要专业的一生用听诊器观察动脉血管的不同声音从而来判别收缩压和舒张压的值。

水银血压除了专业或有经验的操作人员其他人一般很难实现测量准确，而且不能实现自己为自己测量，这样也会造成诸多不便。

并且柯氏法也存在着一些固有的缺点：

一是确定收缩压与舒张压比较困难;二是此法测量的依据是人的听觉和对汞柱的观察，这样以来主观因素大，容易因人不同造成血压值测量的不同；人们需要一个方便，安全，便于操作的血压计来实时的测量自己血压。

于是乎电子血压计就应运而生，他满足了人们需求一个快捷、安全、方便的血压测量工具的要求，得到了个人及家庭的青睐。

电子血压计也逐渐取代了水银血压计的地位，现在越来越多的医疗机构也在使用电子血压计来为就诊的患者进行测量，因为电子血压计不需要造作人员有过硬的医疗经验，而且电子血压计可以进行的数据读入与调出，可以很方便的让患者进行血压动态的观察。

电子血压计的出现不仅给人们带来了方便与快捷，还可以让人们定期的测量血压及时的预防高血压及其并发症。

随着电子血压计的发展，人们选择电子血压计的标准也越来越高，所以电子血压计的更新换代及其功能的人性化就成了电子血压计的卖点。

1.2血压介绍

体循环动脉血压称为血压。

血压是血液在人体内血管流动时，作用在血管壁上的压力，血压是推动血液在人体血管内流动的动力。

血液循环中有两个相互协调的系统,从右心室泵出的血液通过肺动脉和吸入的氧气结合，氧合后的血液变成动脉血后进入左心房，然后充盈左心室。

心肌收缩使血液从左心室泵出，通过主动脉而送到全身，此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压，心室舒张时，动脉血管弹性回缩，血液仍慢慢继续向前流动，但血压下降，此时的压力称为舒张压。

血液在毛细血管处进行物质交换以供应人体所必需的营养。

回流的血液成为静脉血，通过静脉系统，最后从上、下腔静脉进入右心房。

以后重复周而复始的循环，此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压。

另一方面，泵本身工作是由心脏收缩来完成。

心肌接受冠状动脉来的血液，它象花一样环绕着心脏。

冠状动脉硬化会使心肌得不到充分的血液供应而梗塞，心肌的梗塞将使心脏失去泵血功能而导致死亡。

心脏周期性收缩和舒张所产生的压差迫使血液在全身流通。

血液由主动脉通过许多动脉杈之后到达各器官、脑和肢体。

动脉系统的血管横截面积逐渐减小，动脉数增加到小动脉为止，然后再进入静脉系统而返回右心房。

血压的脉动性也随血管的直径减小而降低，同时血压值也逐渐减小到零。

对于健康的成人，在心血管系统中各不同部位的正常血压值如下：

（1）臂动脉：

收缩压一般在95～140mmHg（12.67～18.67kPa）范围内，平均值为110～120mmHg（14.67～16kPa）；正常舒张压为60～90mmHg（8～12kPa），平均值为80mmHg（10.67kPa）。

脉动血压一般用分数形式来表示：

120/80。

分子代表收缩压，分母代表舒张压。

（2）主动脉压：

约为130/75；左心室约为130/5；左心房约为9/5；右心室为25/0；右心房为3/0；肺动脉为25/12。

（3）毛细血管：

约为20～30mmHg（2.67～4.0kPa）；静脉为0～20mmHg（0～2.67kPa）。

如果血压高于或低于正常值都会对身体造成伤害，而人体的血压与心输出量、外周血管阻力、血液的粘滞性、动脉壁的弹性、心率等因素有关。

此外，年龄、气候、饮食及情绪等因素也有影响。

但是长期的高血压或者低血压会带来许多严重的并发症。

比如：

血压值达到或超过收缩压140mmHg和（或）舒张压90mmHg，一般认为是高血压。

高血压是引起动脉粥样硬化和冠心病的重要危险因素之一，也是催发心力衰竭的重要原因。

高血压最常见的有原发性高血压和继发性高血压。

原发性高血压一般称为高血压病，是病因尚未十分明确而以高血压为主要临床表现的一种独立疾病，约占所有高血压病人中的90％。

高血压病在临床上会引起脑血管意外、心力衰竭、肾衰竭等并发症。

继发性高血压又称为症状性高血压，此种血压是某些疾病的一部分临床表现，可为暂时性或为持久性，临床上较少见，约占高血压病人中的10％。

引起继发性高血压的疾病，较常见者有肾脏疾病、内分泌疾病、血管病变和颅脑疾病。

此外，还有一种血升高的情况，称为收缩期高血压，病人的收缩压高于正常，但舒张压则正常或低于正常，因而脉压差增大此种情况多见于动脉硬化等疾病。

而血压低于90/60mmHg时称低血压。

持续的低血压状态多见于严重病症，如休克、心肌梗死、急性心脏压塞等。

低血压也可有体质的原因，患者自诉一贯血压偏低，患者口唇黏膜，使局部发白，当心脏收缩和舒张时则发白的局部边缘发生有规律的红、白交替改变即为毛细血管搏动征[3]。

1.3血压的测量方法

血压高低是人体重要的生理指标之一，正常的血压是维持人体正常新陈代谢的重要条件之一。

同时，血压的数值也反映了人体心脏器官和血管功能的状况。

血压的及时监测对预防疾病及时治疗疾病、及早发现疾病，都有重要的意义。

近年来，由于生活水平提高，人们摄入脂肪等增多，加之缺乏运动、精神压力增大，高血压病的发病率显著提高。

由此可见，能够方便、准确地测量血压值对于及时发现原发性高血压和指导继发性高血压病人合理用药意义重大。

而且临床上还经常需要对危重病人和手术中的病人实行血压的连续监护，以防病人出现意外，也便于医护人员及时采取措施。

由此可见血压的精确测量格外重要。

血压的直接测量是一种有创的测量方法。

它需要将管道直接插入生物体的血管内来直接测量血压，它可以连续的测量血压波形的变化并进行监护。

可是直接测量方法虽然测量准确，但是对身体有危害，一般重症患者或老年人都无法采取这种测量方法。

现行的测量方法多为血压的间接测量，在血压间接测量法中，又分为听诊法（Auscultatorymethod）和示波法（Oscillometricmethod）两种。

听诊法：

用听诊器听取血压柯氏音进行人体血压测量的方法叫听诊法，用听诊法测量血压的血压计叫听诊法血压计。

最常见的听诊法血压计就是医院中常用的水银血压计，水银血压计最初由俄国医师N.科罗特科夫发明，装置包括能充气的袖袋和与之相连的测压计，将袖袋绑在受试者的上臂，然后打气到阻断肱动脉血流为止，缓缓放出袖袋内的空气，利用放在肱动脉上的听诊器可以听到当袖袋压刚小于肱动脉血压血流冲过被压扁动脉时产生的湍流引起的振动声（柯罗特柯夫氏声，简称柯氏声）来测定心脏收缩期的最高压力，叫做收缩压。

继续放气，柯氏声加大，当此声变得低沉而长时所测得的血压读数，相当于心脏舒张时的最低血压，叫做舒张压，当放气到袖袋内压低于舒张压时，血流平稳地流过无阻碍的血管，柯氏声消失。

由于汞的比重太大，水银测压计难以精确迅速地反映心搏各期血压的瞬间变化，医院的医生所使用的水银柱式血压计，只是压力测量的工具。

认为水银柱式血压计是精确的血压计的观点是片面的，因为水银柱式血压计只是一个压力计而已，重点在于医生通过听诊器进行的听诊。

后来发展处改用各种灵敏的薄膜测压计可以较准确地测得收缩和舒张压。

近年来常使用各种换能器与示波器结合可以更灵敏地测定记录血压。

目前国际上发达国家普遍禁止使用水银柱式血压计，而采用精度更高的电子压力计。

示波法：

示波法又称为压力振荡法其工作过程是先将袖带充气以阻断动脉血流然后在放气过程中检测袖带内的气体压力并提取微弱的脉搏波。

当袖带压力P远高于收缩压时，脉搏波消失。

随着袖带压力下降，脉搏开始出现。

当袖带压力从高于收缩压降到收缩压Ps以下时，脉搏波会突然增大，在平均压Pm时幅值达到最大。

然后脉搏波又随袖带压力下降而衰减。

示波法血压测量就是根据脉搏波幅度与袖带压力之间的关系来估计血压的。

脉搏波最大值对应的是平均压，收缩压Ps和舒张压Pd分别由对应脉搏波最大幅值的比例来确定。

电子血压计其原理上应该是准确的，电子血压计的临床验证是以听诊法作为标准、使用统计学的方法来设计的。

但这并不意味着使用水银压力表的听诊法所测出的结果比电子血压计的测量结果准确。

当然，认为电子血压计的测量结果比使用水银压力表的听诊法所测出的结果更加准确也是错误的。

如今电子血压计已经实现全自动智能测量，测量数据能通过网络自动传输至健康管理平台，并将生成健康数据报告反馈给用户。

测量结果因采用更领先的技术，也比传统电子血压计更准确了一些。

对个体被测者来说，电子血压计和听诊法有差异是很正常的。

无法说电子血压计与传统血压计谁更准确，只是电子血压计更加简单，更适合家庭，个人自行测量血压使用。

对于电子血压计来说，虽然是便捷，可供个人或家庭使用，可是测量血压的时候还是有必要的注意事项，为了保证血压测量的准确无误，应该遵守这些注意事项，以测量出一个准确的血压值，也可以为您的安全保驾护航。

注意事项主要有以下几点：

（1）患者取坐位或仰卧位，被测肢体应和心脏处于同一水平，上臂自然下垂，坐位时平第四肋软骨；卧位平腋中线，平整地将袖带置于上臂中部，距肘窝下缘2-3cm。

（2）需密切观察血压者应做到四定定时间、定部位、定体位、定血压计，有助于测定血压的准确性和对照的可比性。

（3）为偏瘫、肢体外伤或手术的患者测血压应测健测肢体。

（4）排除影响血压的外界因素如：

袖带过宽、过窄；袖带缠得过紧、过松；肢体位置过高、过低等因素对血压值的影响。

（5）袖带宽度要合适，袖带太窄，须加大力量才能阻断动脉血流，测得数值偏高;袖带太宽，大段血管受阻，测得数值偏低。

（6）肱动脉位置高于心脏水平，测得血压值偏低;低于心脏水平，测得血压值偏高。

（7）袖带过松，橡胶带呈气球状，有效测量面积变窄，使血压测量值偏高;袖带过紧，使血管在未注气时已受压，使血压测量值偏低。

（8）发现血压听不清或异常，应重复测量;应将袖带内气体驱尽，稍等片刻再复测，一般连续测2~3次，取其最低值。

（9）当舒张压的变音和消失音之间有差异时;应记录两个读数，即变音~消失音数值如180/90~70mmHg。

（10）不要在浴后、吸烟、饮酒、喝咖啡后测血压[4]。

1.4血压计发展概况

人们想要测量血压就离不开血压计，从人们发现血压开始，人们就制造了测量血压的工具，从此血压成为衡量一个人是否健康的重要标准。

起初人们普遍使用的是由柯氏听诊法为原理制造出来的水银血压计，可是水银血压计它顾名思义是根据水银汞柱的高度配合数值表来判断人体血压，而且需要专业的测量人员来完成测量过程。

从电子血压计的诞生以来，人们逐渐将目光转向了电子血压计，电子血压计是由示波法为原理制造出来，从测量精度上来说，两者不相上下，可是电子血压计的方便，便于携带确实是电子血压计的最大亮点。

最初传统的水银血压计一直受到医院，诊所，药店等医疗机构的青睐，随着科技的发展也由于水银血压计自身的一些原理上的缺点，电子血压计开始走进时常，并走进千家万户，人们正在告别传统的水银血压计，而迎来电子血压计的时代。

电子血压计又分两大类：

医用电子血压计和家用电子血压计。

医用电子的血压计，主要是用于医院、门诊、血站、采血车、体检车、健康管理体检中心、康复中心、疗养院、社区、学校、银行、工厂、运动场等公共卫生，价格昂贵但是精确度高。

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。

现在电子血压计从设计之初到现在的技术日趋成熟，功能日渐人性化已经经历了三代的改革与进步。

每一代都有其独特的优点，只是随着技术的发展，电子血压计一些技术上的不成熟逐渐被完善。

第一代电子血压计出现时，确实改善了人们需要到医院等专业医疗机构去测量血压的状况，可是其缺点测量不稳定也很明显；第二代电子血压计的出产就很好的客服了第一代电子血压计的缺点；第三代也就是现在电子血压计的高端技术，将电子血压计的精度更一步的提升。

第一代电子血压计（G1-NIBPM），使用的技术为MWD技术（减压时测量），使用的主要元器件有：

快速加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀、气压压力传感器。

主要的测量特点是快速（一般在10秒以内）加压到某一压力值（大多设定在200mmHg左右），通过一个机械式定速排气阀按2~7mmHg/s的速度放气，并在此放气的过程中进行血压测量。

由于是初代产品，其缺陷也很明显：

（1）使用者手臂（或手腕）有明显的压迫感，同时由于机械式定速排气阀的不稳定性，测量结果有时也会不稳定。

（2）其排气速度通常按照中等粗细的胳膊来设定，而实际的使用者的胳膊或粗或细，从而影响测量精度。

（3）其中的橡胶大致在半年到一年开始老化，制造商设定的排气速度受到影响，最终也会影响测量精度。

机械式定速排气阀的缺点之四是，即便是对同一个被测者的同一次测量，压力高的时候排气速度快，压力低的时候排气速度慢。

这将会直接影响到血压测量的精度。

这一代血压计技术，日本的制造商，大都于十几年前停止使用。

但国内一些购入电子血压计方案的制造商，其技术水平大都处于第一代。

而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案。

第二代电子血压计（G2-NIBPM），使用的技术是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、气压压力传感器。

测量特点：

由于采用了电子控制排气阀的伺服技术（ECVSERVOTECHNOLOGY），定速排气的速度真正做到了定速，并能根据测量者的血压进行智能加压，测量结果更加稳定（其他影响因素除外）。

第二代产品较之初代产品便有了明显的改观：

（1）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。

（2）智能加压。

即血压计会在加压过程中预先对测量者血压进行一次粗略的判断，从而决定最终需要加至的压力值，通常压力值加至测量者收缩压+30mmHg左右。

（3）放气速度一开始就能稳定在3~4mmHg/s上。

这一代电子血压计的技术难度是电子控制排气阀的伺服技术，第一代与第二代的测量技术又统称为MWD技术（减压时测量），而第三代MWI技术（加压时测量）又是一次新的升级。

第三代电子血压计（G3-NIBPM），使用的技术是MWI技术（加压时测量），使用的主要元器件有：

伺服加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器。

主要的