便攜式電子血壓計連續動態監測的設計
2 系統硬件電路的設計
2.1 模擬電路
2.1.1信號采集單元
血壓的測量范圍一般是0~200 mmHg,本文選擇Motorola公司的硅壓力傳感器MPX5050GP,其內部含有溫度補償和放大器輸出功能,可以直接與單片機接口相連,使用十分方便。MPX5050GP壓力傳感器具有如下特點:
(1)在0°C到85°C范圍的最大誤差為2.5%;
(2)溫度補償范圍:-40~+125℃;
(3)壓力測量范圍:O~50 kPa(0~375 mmHg);
(4)供電電壓:5 V(4.75~5.25);
(5)滿量程輸出:4.7 V;
(6)零位偏壓電壓:0.2 V;
(7)靈敏度:90 mV/kPa,反應時間1.0 ms。
本設計采用的單片機A/D轉換模塊的參考電壓為AVCC電源電壓5 V,而MPX5050GP壓力輸出為0~4.7 V,對應的血壓值為0~375 mmHg,則5 V滿量程對應的血壓值約為399 mmHg(由375×5/4.7計算可得)。由于A/D轉換器為10位,則1LSB所對應的血壓值約為0.4 mmHg(由399/210計算可得),根據這樣計算所造成的滿刻度誤差為(0.4×210-399)/1 024~1.04%,完全能滿足設計需要。
2.1.2 模擬信號調理電路的設計
TLC2274是一款軌到軌通用四運放,具有高輸入阻抗,高共模抑制比、低輸入偏置電流、低溫漂、低噪音等優良性能,并具有較高的電流驅動能力(±50 mA),適合于A/D轉換這一類的接口電路。TLC2274-1構成40 Hz二階低通巴特沃思濾波器,運放接成跟隨器,放大倍數為1,信號由運放同相端輸入,接成壓控電壓型(VCVS)濾波器。巴特沃思濾波器的最小條件是
中C3總是取最大的電容,通過換算確定R,以使c3=1μF,則R3=R4=R=5.63 kΩ,取特征值5.6 kΩ,C4=0.5μF。經過低通濾波器得到的直流信號一路送往ATmegal6的PA0(ADC0)引腳,另一路送到高通濾波器繼續提取微弱的脈搏振蕩信號。電路如圖2所示。
C7和R7又構成了0.4 Hz一階高通濾波器,TLC2274-3構成反相放大器,閉環放大倍數KF1可以調節到3.75倍。
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