基于MCU芯片的智能血压计设计方案

了解身体状况，及早进行防治与治疗，从而有效地预防和治疗高血压。

测量原理

电子血压计大多采用示波法，在测量过程中采用充气袖套，以阻断上臂动脉血流。由于心搏的血液动力学作用，在充气袖套压力上会重叠与心搏同步的压力波动，即脉搏波。

当袖套压力远高于收缩压时，脉搏波消失。随着袖套压力下降，脉搏波开始出现。当袖套压力从高于收缩压到收缩压以下时，脉搏波会突然增大。当压力下降到平均压时脉搏波达到最大值。然后又随着袖套压力下降而衰减。

图1. 血压测量原理图

示波法血压测量就是根据脉搏波振幅与袖套压力之间的关系来估算血压的。与脉搏波振幅最大值对应的是平均压，收缩压和舒张压分别由脉搏波最大振幅的比例来确定。在图1中，Pm为平均压，Ps为收缩压，Pd为舒张压，Um为脉搏波最大幅值，Ks和Kd为收缩压和舒张压对应的脉搏波幅值与平均压对应的脉搏波幅值的比值系数，Ks和Kd由血压计生产厂家根据经验值选取。

方案特点

本方案在普通电子血压计上集成了蓝牙模块，利用蓝牙实现无线传输功能。为了实现本次应用，需分别烧写BLE程序及应用程序到RL78/G1D模块和RL78/L1A，并安装相应APP到Android智能手机，通过BLE功能实现手机和智能血压计的通信。智能手机接收来自血压计的收缩压、扩张压及脉搏数据，显示并存储数据。

方案主控MCU芯片RL78/L1A具有96KB　ROM和5.5KB　RAM，同时还包括了RL78/G1DB LE MCU模块，以及LCD显示、血压测量电路、气压控制电路等外围电路。

图2. 智能血压计硬件结构框图

电源部分采用4节AAA干电池供电和DC 6V电源输入供电2种方式。拨动开关SW2接通后，智能血压计上电，+6V电压经稳压芯片XC6206-3.3V得到稳定3.3V供给MCU和其他外围设备，同时电池电压通过A/D端口完成采样。

图3. 智能血压计电路图

+6V电压直接给充气泵和电磁阀供电。气泵和电磁阀控制电路由NPN型三极管DTC114和P沟道 MOSFET(IRLML6402)构成，DTC114和IRLML6402具有1MHz以上的开关速度，适用于高速PWM控制。

显示部分由4位8段LCD完成。RL78/L1A单片机装载有4~8个COM引脚，28~32个SEG引脚，可以独立完成LCD的驱动控制。

LED控制电路由NPN型三极管及限流电阻构成，用来指示当前LCD显示何种参数。LED0(红色)指示收缩压，LED1(黄色)指示舒张压，LED2(蓝色)指示脉搏。

芯齐齐BOM分析

芯齐齐BOM分析工具显示，本方案元器件总数为60个。电路标号U1为来自瑞萨的RL78/L1A主控芯片，可在2.0V电压下运行，可实现低功耗的血压计方案。

图4. 智能血压计原始BOM表

U4为来自Honeywell公司的ABPDANN005PG2A3压力传感器，压力测量范围为0~5psi，对应的血压值约为0~258mmHg，和血压计的设计要求匹配。该器件采用12-bit的I2C数字输出，具有高精度和良好的线性度。

气泵使用MITSUMI公司的MAP-AM-265，额定电压为6V，最高压力能达到400mmHg。

电磁阀选用Yujin Electronic公司的KSV05B，6V供电，压力从300mmHg降低到15mmHg仅需要3秒。

图5. RL78/L1A智能血压计样板

晶振X1为KHz基频产品，尺寸3.2x1.5mm的SMD封装。其匹配电容C9、C10要采用C0G介质、容差在+-5%以内的高稳定22pF MLCC元件，尺寸为0805。PCB布线时，这两个电容器一样尽可能靠近MCU。

审核编辑：汤梓红