MSP430F149单片机在电子血压计中的应用

摘要：时下，电子血压计与传统血压计相比有诸多优势，但因其准确性、重复性不太理想，使用受到很大局限。通过选用高性能硅压式传感器MPXV53GC6U，设计温度补偿电路，优化血压测量的控制计算方法，提高了系统的准确性、稳定性。选用功耗小体积小的器件，紧凑的系统构架，人性化的软件设计，使血压计轻巧便携、使用方便。并对该系统设计做了详细介绍。

Abstract: Nowadays, electronic blood pressure compared with conventional blood pressure has many advantages, but because of its accuracy, repeatability of less than ideal, the use of it is severely limited. By choosing high-performance silicon pressure sensor MPXV53GC6U, design temperature compensation circuit to optimize the control of blood pressure measurement method to improve the accuracy, stability. Small selection of low power consumption devices, compact system architecture, user-friendly software design, so light and portable blood pressure monitor, easy to use. And the design of the system is described in detail.

关键词：MPXV53GC6U；MSP430F149；单片机；便携式；电子血压计

Key words: MPXV53GC6U；MSP430F149；microcontroller；portable；electronic device

中图分类号：R2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）32-0155-02

0引言

血压是人体重要的生理参数之一，对其进行精确测量，有利于早期发现和鉴别高血压类型，提出合理的治疗建议。目前，临床上对普通病人主要采用无创检测的方法，它大致分为人工柯氏音法和示波法两类，人工柯氏音法虽然比较准确，但操作困难，受主观因素影响较大，而示波法虽然操作简单，但稳定性和个体适应性都比较差，不利于其在临床应用上的普及和推广。本文在示波法的基础上，从硬件实现和软件设计两个方面，改进了原来的测量方法，并进行了比对测试在研究国内外已有产品或设计构思的基础上，使用先进的信号处理技术与智能控 制技术，尽量消除脉搏提取处理中的噪声干扰与非线性失真，提高血压测量的准确性与稳定性，并提高了测量的自动化和智能化。

1系统的硬件设计

本设计采用Motorola公司的MPXV53GC6U硅压式传感器和TI公司MSP430F149单片机为主要器件，构成电子血压计，系统构成如图1。系统由MCU、传感器、LCD液晶显示器、操作面板、充放气控制电路、气泵和气阀、蜂鸣器、存贮器、电源等部分构成。

1.1 微处理器的选择单片机是整个系统的大脑，它不仅要对系统进行监控、对数据进行运算处理，而且要通过对测量 结果的判定调整硬件的参数；使系统能够自动调节 在最佳的工作状态，具有一定的智能性。根据系统的设计要求，选用TI公司的MSP430F149单片机。

TI公司生产的16位单片机MSP430F149，采用高效RISC结构，有16个快速响应中断，最高时钟频率为8MHz，中断唤醒时间小于6微秒。其单片集成了多通道A/D转换器、模拟比较器、定时器、串行通信接口、数控振荡器（DCO）、硬件乘法器，可以满足大多数设备的应用需要。其内部预设了JTAG模块．具有完整的在线调试功能，可利用片内FLASH方便地实现软件升级。

1.2 传感器电路设计MPXV53GC6U是MOTOROLA公司生产的硅压式传感器，该类传感器价格低廉、线性优良、噪声小、响应迅速，并且在恒流源供电的情况下具有温度自补偿特性。传感器电路的组成如图2所示，压力传感器的输出信号先经过滤波电路，然后进行放大，同时单片机MSP430F149将产生1：10脉宽控制锯齿波，锯齿波与经过处理的压力信号相比较，将电平信号转换为脉宽信号。单片机MSP430F149测量脉宽，然后经过相应的运算处理转换为收缩压（SP）、舒张压（DP）、平均压（MP）。

1.3 滤波电路设计在血压测量过程中，由于传感器MPXV53GC6U输出的信号极其微弱，而且混有高频噪声，如果电路设计不合理，微弱的信号就会被噪声淹没。因此在每一级放大电路中，都应有相应的噪声滤除或抑制电路，此外要尽量的消除分布电容耦合，在必要处进行屏蔽。如图3所示，采用有源低通滤波器，有效地削弱高频噪声，并适当放大信号。

1.4 充放气控制电路设计充放气电路也是影响测量结果准确度的一个至关重要的因素。因此，怎样控制充p放气电磁阀，才能得到最精确的测量结果是电子血压计设计中的关键。在设计过程中，我们通过单片机MSP430F149来控制充放气速率，根据压力数值进行控制充气阀和放气阀的动作，这样不但能够准确控制充放气的速率，而且能很好的监测整个系统的运行情况，从而得到一个较为精确的测量结果。其控制过程见图4。工作原理如下：按下START键开始充气，当压力达到预设值后停止充气，转为均速放气。放气过程中，采用PWM脉宽调制进行控制，并随时测量血压袖套CUFF内的压力情况，保持匀速放气。当压力小于30mmHg时，将放气阀全部打开进行快速放气，使得压力降为0mmHg。

1.5 液晶显示模块设计LMS0192A液晶模块是一种小型的液晶系统，它的外观尺寸为79×42mm，44个引脚。160×64点阵显示，点大小为0.30×0.34（mm），点间距0.34×0.38（mm）。内部拥有大规模集成并带有驱动器和控制器，它直接受单片机控制，接收8位的串行或并行显示数据的同时可将数据显示，并将数据存储在片内的数据存储器中（DDRAM）。DDRAM中的数据显示单元与液晶屏的点阵单元存在一一对应关系，并且LMS0192A液晶模块数据的读写操作不受外部时钟的控制，因而LMS0192A的显示具有很高的灵活性。LMS0192A液晶模块带有液晶必须的电源驱动电路，这样可用最少的元件和最小的功耗实现模块的功能。

在该血压计中采用LMS-0192A液晶显示模块作为测量结果的显示。它以MSP430作为液晶的微处理器，通过单片机采集和处理测量数据，输出给液晶显示。

MSP430与LMS-0192A的接口如图5所示。

1.6 电源模块设计本系统电源采用两节1．5V的电池供电，经过 XC6382芯片升压至3．5V直接为系统提供电源。