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pcb抄板MN101EF32D单片机的电子血压计设计

MN101E32D型单片机,内置64KB Flash、4KB RAM,具备6个外部中断、20个内部中断(包括NMI)、9个定时器计数器、3个串行接口、8路A/D转换器、32×4段LCD驱动器、监视定时器、单系统的数据自动传送功能、同步输出功能以及蜂鸣器输出等外围功能。最小指令执行时间可达50ns,封装为64引脚LQFP。本血压计使用MN101EF32D的功能大致如下:
    a、10位A/D采样,用于静态压力及脉搏波的测量。
    b、LCD显示控制器,直接驱动23*4段的液晶显示器,显示测量的过程及结果。
    c、定时器功能,用于定时A/D采样数据并计算自动关机时间。
    d、采用数字信号处理的技术对A/D采样的信号进行处理,主要有数字低通滤波和相关的计算。
    e、电源开启采用硬件控制的方法,电源关闭采用软件控制的方法,关机时除了稳压模块外,其它芯片处于断电状态,功耗极低。
    f、测量时可以选择mmHg和Kpa作为主显示方式,测量精度高,达到静态1mmHg、动态3mmHg的测量精度。由于采用铁电存储器作为存储媒介,数据的保存时间很长。
    该血压计使用的传感器为MPS-3100-006G压阻式压力传感器,是由四个等值电阻组成的惠式电桥,其输出电压和输入压力成正比,理想状态下当压力输入时,电阻值就跟着改变,但实际上温度的改变也会影响其阻值输出结果。另外,由于晶体和电路设计制作的误差,加上封装过程等方面的影响,零点偏移不是零。所以必须由外加元件来进行个别温度补偿电路校正。其重要指标如下:
    a、传感器测定范围:5.8“15 PSIG
    b、操作温度范围:?40”85 ℃
    c、驱动电流:1.5“3mA
    d、驱动电压:5”15V
    e、零点漂移:?25“25mV
    f、电阻温度系数为:0.2%/℃
    因为血压信号取自手臂,测量的信号容易受袖带的位置、手臂的挪动而带来的干扰。电路板克隆根据这些专业特点,要求系统具备高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声以及低漂移等特征。如图2所示,图中的T1即为MPS-3100-006G压阻式压力传感器。整个电路首先将压力信号转换为电压信号,然后进行放大滤波。图中U1、U2为有源运放LM324,它的输入阻抗很高。压力传感器的信号通过放大后,并通过调节VR1的大小来改变运放的闭环增益,以调节为适应于A/D的电压输入范围。U1运放回路用来测量袖带中的压力,测量的数据用来供MCU分析并控制对袖带充气和放气的速度。另外U2运放回路是将通过C11电容隔直的交流信号放大,此回路测量的是人体的脉搏波。两个回路的采集数据构成了血压计各个指标的重要计算参数。
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