单片机在自动血压监控系统中的应用

　　引言

　　目前医院使用的自动血压监控系统大多为进口设备，价格昂贵，就医成本高。本文所讨论的系统价格低廉，测量准确，有其独特之处，具有很高的实用价值。

　　1 系统功能和构成

　　该系统由一台PC机实现数据接收和数据管理，再配合每个病房单独使用的自动血压监测仪（在自动血压计内部加装单片机测控板改装而成），构成完整的自动血压监控系统。如图1所示。

　　管理用PC机设置在护士站，在PC机上可设定各病房使用的血压监测仪启动和测量的时间，并按设定的时间控制血压监测仪工作，然后接收血压监测仪传回的测量数据；最终将各病房24小时传回的数据绘制成图形或表格，供医生参考。

　　市场上能完成自动测量的血压计种类繁多，但只能完成单机的测量和少量数据存储，无法完成无人 *** 作时的定时启动和自动测量以及测量数据的通信传送功能。自动血压监测仪的设计方案，是在自动血压计内部加装单片机测控板，可实现接收PC机发出的指令、按指令自动启动、测量，并从自动血压计的液晶显示屏上采样测量信号，经分析、译码，最后得到测量数据并传送给PC机进行存储、统计、分析。

　　2 自动血压计的液晶显示屏工作原理

　　日本精工自动血压计的液晶屏由7个数码管及1个符号位组成，其中6个八段数码管分别显示高压、低压和脉搏数，1位小数码管用来显示测量次数；1个符号位可显示4种符号，分别反映4种不同的工作状态。经试验观测和逻辑分析发现，液晶屏的每个八段数码管由2个信号引脚控制，符号位有1个信号引脚，还有1个同步信号引脚，作为信号同步的基准。见图2。液晶屏信号引脚时序关系如图3所示。

　　液晶显示屏引脚上的脉冲信号每4个同步信号为1个信号周期。在1个信号周期内可以控制该数码管的4个字段，这4个字段的控制在时序上采用时分方式实现；符号位只显示4种不同的符号，所以只需1个信号引脚。在每个引脚的周期信号内，有4个脉冲与同步信号的脉冲相对应，每一个脉冲对应控制1个字段，当该位置有正脉冲时，则对应的字段就被点亮。这样，4个不同位置的脉冲波形就对应该数码管4个不同字段（如a，b，c，d）。因此一个八段的数码管只需要2个信号引脚，如图3中引脚1、2所示波形为数字3（见图2）的脉冲信号波形。

　　3 单片机的硬件设计

　　单片机测控板的工作需要按照自动血压计的工作流程来实现。硬件电路须满足以下功能：

　　a）由单片机的两个I／O端口送出控制信号，完成血压计的启动和测量。

　　b）整形与电平转换。单片机从血压计液晶屏的信号引脚上采样获得的信号电平与单片机I／O接口的电平不一致，且取出的引脚信号在上升沿和下降沿有毛刺干扰，需要通过模拟电压比较器实现整形与电平转换功能。

　　c）信号采样。为取得液晶屏显示的数字，需对16个引脚信号进行采样，即要占用单片机的16个端口，为了使电路板能放置到血压计内部，尽量缩小电路板，减少占用单片机的输入通道，先将16个引脚信号经过2个八选一模拟数据选择器，变成2路输出信号，这样只需占用单片机2个I／O端口，再用3个I／O端口作为八选一模拟数据选择器的译码控制信号，用软件扫描方法完成对引脚信号的采样，这样就大大减少对I／O端口的占用。

　　d）与PC机的通信。为构造一个RS-232串行通信端口，采用了单片机的3个I／O端口和1片MAX232集成电路。

　　e）单片机选型。综上分析，选用具有10个I／O端口的单片机即可满足系统需求。为将信号波形整形为适合单片机需要的电平，需多个模拟电压比较器。由于PIC16C622单片机有13个I／O端口，内部还设有比较器模块，充分利用单片机的这一特点，不仅可以省去多片比较器集成芯片，且其I／O端口也可满足系统的要求。硬件电路组成示意图如图4所示。