智能电子血压计设计方案

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血压是反映心血管系统状态的重要生理参数,合适的血压是维持人体正常新陈代谢的必要条件。随着人民生活水平的不断提高以及城市老龄化程度的提高,人们自我保健意识逐渐增强,电子血压计具有低成本、小型化、自动化程度高等优点,如今已作为家庭必备的保健用品,倍受人们的青睐。SOPC(可编程片上系统)是Altera公司提出的一种灵活、高效的SOC解决方案。用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作SOPC。它可以将MCU、DSP和FPGA完美结合,有非常好的发展前景。 

1 人体血压测量原理 

1.1血压测量 

血压测量方法有很多,最常用的无创血压测量方法为柯氏音法和示波法。本文设计所采用的是基于充气的示波法。基于示波法的充气测量恰好是放气测量的逆过程,如图1所示,在压力增加(充气)过程中,检测静压力和袖带内气体的振荡波,振荡波起源于血管壁的搏动。压力较小时,在袖带静压力小于舒张压Pd之前,动脉管壁在舒张期已充分扩展,管壁刚性增加,因而波幅维持在较小的水平。随着压力的增加,当袖带压力高于收缩压Ps时,动脉被压闭,此时因近端脉搏的冲击而呈现细小的振荡波;当袖带静压等于平均压时,波幅达到最大值;振荡波的包络线所对应的袖带静压力就间接地反映了动脉血压。 
 

1.2 心率计算 

心率指心脏每分钟搏动的次数,由于心脏与脉搏搏动一致,所以在测量血压的同时可以测得心率。心率的测定关键判断脉搏波的峰值,然后根据在一定时间内测定有多少个脉搏波,从而计算出心率。 

2 SOPC系统的硬件设计 

SOPC系统的硬件设计框图如图2所示。 

 


2.1 SOPC系统电路 

该部分电路由FPGA芯片、存储器以及其他外围元件组成,是信号处理的核心部分。由SOPC Builder硬件开发环境构建包括CPU、存储器接口和I/O外设的嵌入式微处理器系统。完成系统设计后,可以用SOPC Builder来生成系统。下图为在SOPC Builder中构建的系统内容配置。