MN101EF32D单片机实现示波法测量血压
MN101EF32D是松下(Panasonic)公司于2008年初推出的产品,MN101Exx系列8位单片机复合了多功能的外围功能,具有灵活而最优化的硬件结构,简洁而高效的指令体系,充分实现经济性和高速性。
MN101E32D型单片机,内置64KB Flash、4KB RAM,具备6个外部中断、20个内部中断(包括NMI)、9个定时器计数器、3个串行接口、8路A/D转换器、32×4段LCD驱动器、监视定时器、单系统的数据自动传送功能、同步输出功能以及蜂鸣器输出等外围功能。最小指令执行时间可达50ns,封装为64引脚LQFP。本血压计使用MN101EF32D的功能大致如下:
a、10位A/D采样,用于静态压力及脉搏波的测量。
b、LCD显示控制器,直接驱动23*4段的液晶显示器,显示测量的过程及结果。
c、定时器功能,用于定时A/D采样数据并计算自动关机时间。
d、采用数字信号处理的技术对A/D采样的信号进行处理,主要有数字低通滤波和相关的计算。
e、电源开启采用硬件控制的方法,电源关闭采用软件控制的方法,关机时除了稳压模块外,其它芯片处于断电状态,功耗极低。
f、测量时可以选择mmHg和Kpa作为主显示方式,测量精度高,达到静态1mmHg、动态3mmHg的测量精度。由于采用铁电存储器作为存储媒介,数据的保存时间很长。
MN101EF32D与外部串行铁电存储器的硬件连接
在选择外部存储器时,由于考虑到要长期反复擦除、写入所设置的工作参数和测量到的重要信息,并保存大量的历史数据,因此必须使用容量较大的静态存储器,以便写入尽可能多的数据信息并保证掉电后数据不丢失。由于EEPROM本身的设计工艺。寿命有限,而且写入的时间较长,因此不适合用于电池供电的系统。血压计需要保存的数据设计依次为收缩压(2个字节)、舒张压(2个字节)、平均压(2个字节)、脉搏(2个字节)、每次记录的时间(5个字节)等,每次测量需要13字节存储数据。假设每天测量4次,需要13×4=52字节,血压计能够保存7天的数据则需要364字节,故选用铁电的24cL04。当打开血压计使用的时候,单片机在其PA0口模拟出IIC总线的SCL,并输入给外部存储器24cL04的SCL引脚,同时PA1口与24cL04的SDA口进行数据交换,将有用的数据显示在LCD上。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/199723_2_0.jpg)
电源处理模块及其相关电路设计
本血压计选用2节7号电池作为电源的输入。为了达到较好的供电质量,在此电路中选择了DC/DC升压芯片RN5RK331A,将2节串联的1.5伏7号电池构成的3V左右的电压升到3.3V,供给系统中的模拟电路电源,也作为数字电路的正电源供给MCU(如图3所示)。考虑到气泵、气阀如果与模拟电路、数字电路直接共用一个电源,会引入比较大的干扰,从而影响压力传感器、运放以及MCU的正常工作,所以设计成气泵、气阀不与其它器件接在一起,直接由电池供电。
另外,血压计的重要采集数据通过运放放大的袖带气压和隔直后的脉搏波,由于它们都是通过微小的信号放大后得到的,所以A/D转换的设计也极为重要。系统采用智能充气测量、自动降压,在降压的过程中进行测量。由于在气阀工作降压的时候,电源受到波动,如果用系统电源直接拿来作为A/D的参考电压基准,必然会给测量带来误差。采用National Semiconductor的LM385作为A/D转换的电压基准连接到芯片的VREF+引脚,确保采集的数据转换准确。
LCD显示模块的设计
如图4、5所示,为了使用户更为方便、简单地使用本系统,采用LCD显示。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131219/199723_2_1.jpg)
松下的MN101EF32D芯片内置了LCD驱动模块,可以直接驱动LCD。先初始化LCD方式控制寄存器1(LCDMD),它是8位寄存器,用来指定LCD时钟、LCD显示的ON/OFF、显示占空比等。
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