基于可编程片上系统的智能电子血压计设计

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  •         对以往电子血压计的不足,介绍了一种基于可编程片上系统(SOPC)的智能电子血压计的设计,血压测量的方法采用基于充气过程的示波法。该系统采用Cyclone II系列低成本FPGA,并嵌NNIOS II软核作为核心处理器,可以完成自动测量血压、信息显示、数据存储、查看和删除历史数据等功能。由于采用了FPGA,从而简化了电路的设计,提高了系统的可靠性和稳定性,并且使系统具有较强的可扩展性,有利于系统的升级。

            血压是反映心血管系统状态的重要生理参数,合适的血压是维持人体正常新陈代谢的必要条件。随着人民生活水平的不断提高以及城市老龄化程度的提高,人们自我保健意识逐渐增强,电子血压计具有低成本、小型化、自动化程度高等优点,如今已作为家庭必备的保健用品,倍受人们的青睐。SOPC(可编程片上系统)是 Altera公司提出的一种灵活、高效的SOC解决方案。用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作SOPC。它可以将MCU、DSP和FPGA完美结合,有非常好的发展前景。

    1 人体血压测量原理

    1.1血压测量

            血压测量方法有很多,最常用的无创血压测量方法为柯氏音法和示波法。本文设计所采用的是基于充气的示波法。基于示波法的充气测量恰好是放气测量的逆过程,如图1所示,在压力增加(充气)过程中,检测静压力和袖带内气体的振荡波,振荡波起源于血管壁的搏动。压力较小时,在袖带静压力小于舒张压Pd之前,动脉管壁在舒张期已充分扩展,管壁刚性增加,因而波幅维持在较小的水平。随着压力的增加,当袖带压力高于收缩压Ps时,动脉被压闭,此时因近端脉搏的冲击而呈现细小的振荡波;当袖带静压等于平均压时,波幅达到最大值;振荡波的包络线所对应的袖带静压力就间接地反映了动脉血压。
     

    基于可编程片上系统的智能电子血压计设计

     

    1.2 心率计算

            心率指心脏每分钟搏动的次数,由于心脏与脉搏搏动一致,所以在测量血压的同时可以测得心率。心率的测定关键判断脉搏波的峰值,然后根据在一定时间内测定有多少个脉搏波,从而计算出心率。

    2 SOPC系统的硬件设计

            SOPC系统的硬件设计框图如图2所示。

     

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