便携式电子血压计连续动态监测的设计

3 系统软件设计
系统软件包括采集信号处理程序，串口驱动程序，气泵气阀驱动与控制程序、时钟、存储、显示器及键盘、蜂鸣器等相关的接口程序的设计。系统软件总体框图如图6所示。

3．1 采集和信号处理
本系统采用ATmegal6内部集成的10位的逐次逼近型ADC和7．372 8 MHz外部晶振，根据Nyquist采样定理，采样频率应大于等于被采样信号最高频率的两倍，以免采样后的信号发生频谱的混叠。同时考虑到选用的气泵、气阀有自动缓慢放气的特点，将采样频率设置为200 Hz、选择AVCC作为ADC的参考电平，转换结果为ADC=(VIN×1 024)／VREF。ADC模块的工作时钟由系统时钟经过128分频提供，转换周期由T／C0定时控制，定时器T／CO的时钟源采用系统时钟1 024分频，运行于普通模式，因采样频率是200 Hz，则采样周期是5 000μs，定时初值TCNT0=
256-7．372 8×5 000／l 024=0 xdc。转换模式选择自动转换触发工作模式，在定时溢出中断中运行A／D转换程序，A1通道转换完成之后，直接改变通道，开始A0通道转换。
为了最大限度地利用A／D转换的采样速率，用中断实现A／D转换后的数据处理。当A／D转换完成后触发中断，在嵌套中断服务程序中，将采样结果进行简单预处理。由于在信号采集过程中，经常会遇到尖脉冲干扰的现象，为避免采集到的是干扰信号，在一次定时中断服务子程序中连续进行4次模数转换，得到4个连续的数据，然后进行防脉冲干扰数字滤波。在此，采用简单有效的均值滤波法，即对4个数据进行比较，去掉最大值和最小值，然后计算余下的2个数据的算术平均值，视该算术平均值为所需的模数转换结果。这样即可滤除脉冲干扰又可滤除小的随机干扰，使测量更准确。
由于定时器T1具有2个比较匹配寄存器(OCRlA、OCRlB)，故可通过两个I／O口PC6、PC7产生PWM信号分别控制气泵和气阀的开关。T／C1是这样工作的：选择T／C1的计数长度为16位，工作于快速PWM模式，时钟源来自系统时钟经过1 024分频，当定时器T1产生溢出中断前，首先比较匹配中断触发，气阀工作；定时器T1继续运行直到溢出，气阀停止运行。改变定时初值TCNTl和OCRlA、OCRlB的值，可以改变气阀、气泵运行的频率和输出脉冲的占空比。为保证测量工作能可靠进行，应使系统能够实现出错检测和自动恢复。
脉搏信号输入ADC模块ADCl通道的同时，也被输入到模拟比较器的负极AINl，芯片内部的固定能隙参考电源1．23 V将代替正极AIN0的输入，比较器输出ACO触发定时器T1的输入捕获功能，当捕获到脉冲信号的变化时，计数寄存器TCNTl(TCNTlH，TCNTlL)的值被传送至输入捕获寄存器ICRl，并赋予时间标记以说明该事件的发生时刻，从而计算出脉率。
3．2 数据存储
以单片机为核心的仪表要考虑发生断电时的数据保存问题，本系统需要保存的数据依次为受检者的收缩压、舒张压、平均压、脉率以及时钟芯片DSl302的月份寄存器、日期寄存器、小时寄存器、分钟寄存器。前3个参数每个参数占2 bit，脉率等后5个参数各占l bit，一次测量仅需要11 bit的长度存储数据。
假设白天(am 6：00～pm 10：00)每隔15分钟测量一次，共测64次；夜间(pmlO：00～次日am 6：00)每隔60分钟测量一次，共测8次；则一天共测量72次，需要11×72=792 bit。加上偶侧血压记录值的考虑，选用容量为32 kB的串行I2C总线E2PROM――AT24C256。AVR的TWI接口是兼容I2C总线的硬件接口，使用硬件接口编程比软件模拟简单，代码短，效率也高。

4 结束语
设计的便携式电子血压计具有成本低、功耗低、自动化程度高的优点，具有便携和易操作的特点，满足了人性化和连续监测动态血压的要求。文中给出了完整的设计方案及详尽的资料和数据。以ATmegal6为控制核心，辅以压力传感器、外围模拟以及数字电路，确保了该血压计设计的合理性和可行性。