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1 引 言 目前醫院使用的自動血壓監控系統大多為進口設備，價格昂貴，就醫成本高。本文所討論的系統價格低廉，測量準確，有其獨特之處，具有很高的實用價值。 2 系統功能和構成 該系統由一臺PC機實現數據接收和數據管理，再配合每個病房單獨使用的自動血壓監測儀(在自動血壓計內部加裝單片機測控板改裝而成)，構成完整的自動血壓監控系統。如圖1所示。 管理用PC機設置在護士站，在PC機上可設定各病房使用的血壓監測儀啟動和測量的時間，并按設定的時間控制血壓監測儀工作，然后接收血壓監測儀傳回的測量數據；最終將各病房24小時傳回的數據繪制成圖形或表格，供醫生參考。 市場上能完成自動測量的血壓計種類繁多，但只能完成單機的測量和少量數據存儲，無法完成無人操作時的定時啟動和自動測量以及測量數據的通信傳送功能。自動血壓監測儀的設計方案，是在自動血壓計內部加裝單片機測控板，可實現接收PC機發出的指令、按指令自動啟動、測量，并從自動血壓計的液晶顯示屏上采樣測量信號，經分析、譯碼，最后得到測量數據并傳送給PC機進行存儲、統計、分析。 3 自動血壓計的液晶顯示屏工作原理 日本精工自動血壓計的液晶屏由7個數碼管及1個符號位組成，其中6個八段數碼管分別顯示高壓、低壓和脈搏數，1位小數碼管用來顯示測量次數；1個符號位可顯示4種符號，分別反映4種不同的工作狀態。經試驗觀測和邏輯分析發現，液晶屏的每個八段數碼管由2個信號引腳控制，符號位有1個信號引腳，還有1個同步信號引腳，作為信號同步的基準。見圖2。液晶屏信號引腳時序關系如圖3所示。 液晶顯示屏引腳上的脈沖信號每4個同步信號為1個信號周期。在1個信號周期內可以控制該數碼管的4個字段，這4個字段的控制在時序上采用時分方式實現；符號位只顯示4種不同的符號，所以只需1個信號引腳。在每個引腳的周期信號內，有4個脈沖與同步信號的脈沖相對應，每一個脈沖對應控制1個字段，當該位置有正脈沖時，則對應的字段就被點亮。這樣，4個不同位置的脈沖波形就對應該數碼管4個不同字段(如a，b，c，d)。因此一個八段的數碼管只需要2個信號引腳，如圖3中引腳1、2所示波形為數字3(見圖2)的脈沖信號波形。 4 單片機的硬件設計 單片機測控板的工作需要按照自動血壓計的工作流程來實現。硬件電路須滿足以下功能： a)由單片機的兩個I／O端口送出控制信號，完成血壓計的啟動和測量。 b)整形與電平轉換。單片機從血壓計液晶屏的信號引腳上采樣獲得的信號電平與單片機I／O接口的電平不一致，且取出的引腳信號在上升沿和下降沿有毛刺干擾，需要通過模擬電壓比較器實現整形與電平轉換功能。 c)信號采樣。為取得液晶屏顯示的數字，需對16個引腳信號進行采樣，即要占用單片機的16個端口，為了使電路板能放置到血壓計內部，盡量縮小電路板，減少占用單片機的輸入通道，先將16個引腳信號經過2個八選一模擬數據選擇器，變成2路輸出信號，這樣只需占用單片機2個I／O端口，再用3個I／O端口作為八選一模擬數據選擇器的譯碼控制信號，用軟件掃描方法完成對引腳信號的采樣，這樣就大大減少對I／O端口的占用。 d)與PC機的通信。為構造一個RS-232串行通信端口，采用了單片機的3個I／O端口和1片MAX232集成電路。 e)單片機選型。綜上分析，選用具有10個I／O端口的單片機即可滿足系統需求。為將信號波形整形為適合單片機需要的電平，需多個模擬電壓比較器。由于PIC16C622單片機有13個I／O端口，內部還設有比較器模塊，充分利用單片機的這一特點，不僅可以省去多片比較器集成芯片，且其I／O端口也可滿足系統的要求。硬件電路組成示意圖如圖4所示。 5 單片機的軟件設計 單片機要完成的任務，一是要接收管理計算機指令，按設定時間開啟電源、啟動血壓計開始測量；二是要監測整個測量過程。這不僅需要相應的硬件電路，還需要有軟件的配合，濾除干擾信號，并按正確的時序，將每個數碼管的引腳信號和符號位信號從相應引腳上取出，對照同步信號與不同的引腳信號的對應關系，用軟件掃描的方法，分別將同一數碼管的2個引腳上的信號組合在一起，經過分析、譯碼得到最終測量結果。最后要完成單片機與PC機的通信，將測量結果送到管理機上。主程序框圖如圖5所示。 6 程序調試 程序調試的難點是如何按照液晶屏引腳信號的正確時序準確地取出顯示數據，這不僅需要配合硬件電路，觀察液晶屏引腳的信號時序，而且需要通過反復試驗和測量，調整軟件參數，找出準確的時序數據，完整地取出顯示數字的波形數據，然后通過對波形數據的總結譯碼，得到正確的測量數據。最后，單片機與PC機通信，也需要準確的配合來完成數據的傳送。 7 結束語 由于目前醫院使用的自動血壓監控系統大多為進口設備，價格昂貴，就醫成本高，所以較之于自動心電監護儀，自動血壓監護還遠沒有得到普及。本文所討論的自動血壓監控系統由一臺PC機實現數據接收和數據管理，設計思路獨特，系統構成簡單，操作和使用方便，與同類設備相比，性價比高，測量準確，有很高的實用價值。 |
