Ⅰ 電子脈搏頻率測量電路
摘 要： 本文介紹了基於Motorola公司MC68HC908LJ12和示波法的電子血壓計的設計方法，具體分析了硬體軟體結構。
關鍵詞： 電子血壓計；示波法
背景
現代人患心血管疾病呈現低齡化趨勢，血壓是最重要的健康指標，如果能經常測量自己的血壓，就做到對自己的健康情況心理有數，早期發現問題，就能得到較好的治療效果。一般醫院使用的水銀血壓計，是基於柯氏法，專業醫生可以用聽診器聽到動脈血管的不同聲音，來判斷收縮壓和舒張壓的值。但科氏法存在一些固有的缺點：一是確定舒張壓比較困難；二是此法憑人的視覺和聽覺，帶有主觀因素，除非專業醫生，一般人很難測准血壓。以前也出現了多種科氏法電子血壓計，試圖實現血壓的自動檢測，但很快發現這類血壓計未能克服柯氏法的固有缺點，誤差大，重復性差。目前，國外大多數無損自動血壓自動檢測儀器都採用示波法。
示波法的測量過程中，與柯氏法類似，仍採用充氣袖套來阻斷上臂動脈血流。由於心搏的血液動力學作用，在氣袖壓力上將重疊與心搏同步的壓力波動，即脈搏波。當氣袖壓力遠高於收縮壓時，脈搏波消失。隨著袖套壓力下降，脈搏開始出現。當袖套壓力從高於收縮壓降到收縮壓以下時，脈搏波會突然增大。到平均壓時達到最大值。然後又隨袖套壓力下降而衰減。示波法血壓測量就是根據脈搏波振幅與氣袖壓力之間的關系來估計血壓的。與脈搏波最大值對應的是平均壓，收縮壓和舒張壓分別對應脈搏波最大振幅的比例來確定。
我們設計的電子血壓計也採用示波法， 採用Motorola公司微控制器MC68HC908LJ12及壓力感測器 ，操作簡單，無需聽診器，血壓心率測量一次完成，大屏液晶顯示，低耗電設計，體積小重量輕，攜帶方便。
電子血壓計由氣袖、電動氣泵、壓力感測器，電磁氣閥、微控制器、液晶顯示器等構成。在開始測量前先由氣泵將袖套壓力升到一定值(這個值可以由血壓計自動設定或人工設定)。然後逐步以每秒4至5mmHg速度放氣，每次檢測脈搏波的振幅(峰--峰值)及袖套的靜壓送入CPU進行處理，並根據脈搏的頻率計算心率，當檢測到收縮壓、平均壓和舒張壓後，打開氣閥，使袖套全部放氣，完成一次測量過程，並把測量結果保存。整個測量過程由MC68HC908LJ12控制並完成各種計算。
圖1 電子血壓計電路方框圖
圖2 電子血壓計的主程序
示波法測量血壓的工作原理
示波法是根據氣袖在減壓過程中，其壓力振盪波的振幅變化包絡線來判定血壓的。目前比較一致的看法是當氣袖壓力振盪波的振幅最大時，氣袖的壓力就是動脈的平均壓。動脈的收縮壓對應於振幅包絡線的第一個拐點，舒張壓對應於包絡線的第二個拐點。
收縮壓判據的確定：通常採用最大振幅法，即在放氣過程中脈搏波幅度包絡線的上升段，當某一個脈搏波的幅度Ui與最大幅度Um之比>Ks時，就認為此時對應的氣袖壓力為收縮壓。
Ps=P|Ui=Ks-Um
舒張壓判據的確定：也是用最大振幅法來判定，不過是在脈搏波幅度包絡線的下降段，當某一個脈搏波的幅度Ui與Um之比
Pd=P|Ui=Kd·Um
根據上海醫用儀表廠多年的研究成果，我們取Ks=0.58,Kd=0.77。
MC68HC908LJ12單片機特性:
·與MC6805，MC146805和MC68HC05向上兼容，時鍾頻率8MHz；
·512B片內RAM，具有保密功能的12K FLASH存儲器；
·2個16位計數器，實時時鍾功能；
·SPI口，紅外SCI口；
·6通道10位ADC，4×26液晶顯示驅動器。
硬體結構
硬體採用MC68HC908LJ12為控制晶元，直接驅動14×4段液晶顯示器，電路框圖如圖1所示。
電路使用片內10位A/D轉換器，脈搏波和靜態壓力分兩路A/D輸入，其中脈搏波是靜態壓力值(實際上是靜態壓力值與脈搏波的疊加)經隔直放大得到。電源開採用硬體方式，電源關採用軟體控制方式，當電壓低於4.0V時報警。採用Motorola公司的MPX53作為壓力感測器，用來測量脈搏波的振幅及靜態壓力值。串列口與PC機通信，設定血壓計的工作參數。
軟體流程
電子血壓計的主程序如圖2所示。主程序依此調用5個模塊：
鍵盤處理模塊—判斷鍵盤的當前狀態(開/關電源、起動/停止測量、校準狀態、記憶狀態)執行相應的操作。
測量模塊—MPX53壓力感測器的信號經放大送AD1，作為靜態血壓信號；隔直後經再次放大送AD2，作為脈搏波信號。由於MC68HC908LJ12的AD為10位，因此最高精度可達1/1024。采樣後的信號經信號處理模塊的處理，最終計算得到收縮壓、舒張壓和心率。
信號處理模塊—主要功能是脈搏波的判斷和檢測，主要分兩步：第一步，對A/D采樣的脈搏波信號進行低通濾波處理，排除因外界干擾造成的信號讀數的誤差；第二步，採用相關運算，最大程度地排除因手臂的運動造成的誤差。在這基礎上，分析信號，得到波形的峰-峰值(判斷收縮壓，舒張壓和平均壓)，得到每個脈搏波的時間(供心率的計算)。
顯示模塊—主要顯示3種信息：測量過程顯示當前壓力值、漏氣速率；測量結束後分別以mmHg和Kpa方式滾動顯示收縮壓、舒張壓及心率；校準狀態下顯示當前壓力值、漏氣速率。
串列通信模塊—採用PC機主叫的中斷方式，一旦接到PC機發來的命令，對血壓計進行初始值的設定,主要包括起始加壓值，每次的壓力遞增值和最高壓力限制。
電源處理模塊—用於穩壓模塊的控制，按開/關鍵時，穩壓模塊的控制端為高電平，穩壓模塊處於正常輸出狀態，MC68HC908LJ12上電復位，立刻對PA0置高電平，維持穩壓模塊的的正常輸出狀態，此時，血壓計處於「開」狀態；再此按開/關鍵，置PA0低電平，關閉穩壓模塊的輸出，處於斷電的「關」狀態。此外，如果3分鍾沒有操作，就置PA0為低電平，自動關機。
Ⅱ 檢測汽車電路故障的常用工具是什麼
你好，汽車電路檢測主要會使用到試燈，萬用表，診斷儀等檢測設備。