基于單片機(jī)控制的人體血壓數(shù)據(jù)收集和分析

梁子麒

摘要：隨著人們生活水平的提高及時代的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏越來越快。因此導(dǎo)致作息和飲食不規(guī)律的現(xiàn)象越來越多，而且心血管疾病的發(fā)生率也在增加。為了針對血壓和脈搏等人體特征數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，有必要開發(fā)一套基于單片機(jī)控制的人體血壓數(shù)據(jù)與分析系統(tǒng)，從而做到及時發(fā)現(xiàn)病因并治療。筆者基于單片機(jī)控制的人體血壓數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集和分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);人體;血壓數(shù)據(jù);收集;分析

前言

近年來，關(guān)于心血管疾病的發(fā)病率和死亡率都呈現(xiàn)增長趨勢，為了能夠?qū)π难芗膊∵M(jìn)行很好地預(yù)防，有必要對血壓做好及時監(jiān)測。通過血壓的監(jiān)測，可以直觀展示人體心血管功能的情況，從而對一些有關(guān)疾病進(jìn)行有效預(yù)防和診斷。而其中會運(yùn)用到血壓無創(chuàng)連續(xù)測量技術(shù)，該技術(shù)可以測量得到人體動脈血管搏動導(dǎo)致的血管內(nèi)血液容積改變量，從而測得血壓值。人體血壓可以反映人的情緒和身體的某些生理特征的改變。通過研發(fā)一套由單片機(jī)控制的人體血壓數(shù)據(jù)收集與分析系統(tǒng)，幫助人們降低心血管疾病的發(fā)生率。

1.人體血壓測量原理

目前，在國內(nèi)，針對人體血壓的測量，主要有兩種方法，一種是直接測量法，另外一種是間接測量法。前者是在血管中放置導(dǎo)管，從而對血壓進(jìn)行測量。針對一些危重病患者需要做大型手術(shù)的時候，尤其需要做好血壓的動態(tài)監(jiān)測，這在醫(yī)學(xué)臨床上有較大的參考價值。后者是指無創(chuàng)測量法，一般情況下是通過充氣袖來實(shí)現(xiàn)，對血壓進(jìn)行間接測量。而在這種方法中，又根據(jù)所使用原理的差異，可以將間接測量法分為兩種：聽診法和示波法。

2.基于單片機(jī)控制的血壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中，需要用到傳感器有：壓力傳感器、模數(shù)傳感器。其中，壓力傳感器是放置在袖帶內(nèi)，它可以使袖帶的靜態(tài)壓力和動脈壓力波轉(zhuǎn)化，然后我們可以得到電信號輸出。另外，需要通過使用單片機(jī)來控制袖帶的充放氣。當(dāng)電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號之后，進(jìn)入到單片機(jī)中，進(jìn)而借助主程序進(jìn)行運(yùn)算處理。在最后一個步驟，可以在液晶顯示器中顯示得到血壓的測量值。其原理圖如圖1所示。

3.基于單片機(jī)控制的血壓監(jiān)測系統(tǒng)元器件選擇

3.1 壓力傳感器

在選擇壓力傳感器的時候，需要注意人體血壓信號的特點(diǎn)，它一般是低頻小信號，信噪通常不高。因此，為了是血壓信號既穩(wěn)定又準(zhǔn)確，這就要求正確選擇壓力傳感器的類型。筆者在本系統(tǒng)中，所使用的壓力傳感器是摩托羅拉公司生產(chǎn)的MPX5050GP這款壓力傳感器。通過對其進(jìn)行分析，它主要有體積小，而且靈敏度較高的特點(diǎn)，不僅如此，其性能也是非常穩(wěn)定的。最重要的是，可以在其中放置運(yùn)算放大器，從而將測量結(jié)果放大。

3.2 單片機(jī)

單片機(jī)是本研究設(shè)計(jì)的核心部件，主要運(yùn)用于對信號的處理和對外部其他硬件的控制。設(shè)計(jì)選用AT89C51作為主控制器，為一款帶4K字節(jié)閃存（flash memory，F(xiàn)LASH）存儲器的低電壓、高性能8位金屬氧化物半導(dǎo)體微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，可與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。

3.3 液晶顯示器

本研究設(shè)計(jì)選用LCD1602液晶顯示器，具有功耗低、超薄輕巧的特點(diǎn)。LCD1602引腳如圖1所示

4.基于單片機(jī)控制的人體血壓數(shù)據(jù)收集和分析

在本研究中，通過使用由單片機(jī)控制的血壓數(shù)據(jù)收集與分析設(shè)備與某公司生產(chǎn)的臺式水銀血壓計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。這樣，可以分析并判斷單片機(jī)控制的血壓數(shù)據(jù)收集與分析是否準(zhǔn)確，是否穩(wěn)定。在臨床針對人體血壓進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析的過程中，可以選取年齡區(qū)間為30歲至40歲的健康成年人進(jìn)行相關(guān)測試，注意男女人數(shù)相等，總?cè)藬?shù)確定為20名。測量記錄的血壓時間間隔是兩個小時，然后連續(xù)三天進(jìn)行測量。根據(jù)試驗(yàn)，得到血壓數(shù)據(jù)如圖2所示。

由圖可知本系統(tǒng)所測量的血壓值準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，見表1。

然后，我們將利用本文中以AT89C51單片機(jī)為主控制器設(shè)計(jì)的血壓系統(tǒng)測量得到的血壓均值進(jìn)行繪制，得到如圖2所示，不難發(fā)現(xiàn)，該血壓系統(tǒng)獲取的血壓值具有如下特點(diǎn)。首先是測量結(jié)果準(zhǔn)確性比較高，而且較為穩(wěn)定，能夠在血壓測量中重復(fù)性使用。舒張壓1、收縮壓1為某品牌水銀血壓計(jì)3 d的測量均值，舒張壓2、收縮壓2為本系統(tǒng)測量均值。

5.結(jié)語

利用本文中以AT89C51單片機(jī)為主控制器設(shè)計(jì)的血壓系統(tǒng)測量得到的血壓均值。其中，使用到的硬件有三個：壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器。最終，可以使數(shù)字信號通液晶顯示器顯示。通過大量實(shí)踐表明，本文所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的血壓監(jiān)測系統(tǒng)具有較多的優(yōu)勢，能夠在醫(yī)院臨床應(yīng)用中獲得較好的效果。

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