论文总字数：21503字

目 录

1.绪论 1

1.1选题背景 1

1.2血压概念 1

1.3测量方法 2

1.4 电子血压计 2

1.4.1 电子血压计简介 2

1.4.2 电子血压计测量指标 3

2.血压测量方案论证 4

2.1测量原理选择 4

2.2示波法测量血压 4

2.3收缩压和舒张压的判定 5

3.血压测量硬件电路 8

3.1压力传感电路 8

3.2信号处理电路设计 10

3.2.1低通滤波器 11

3.2.2 带通滤波电路 12

3.2.3放大电路 13

3.3 STM32F1系列单片机 14

3.3.1主控方案选择 14

3.3.2原理图以及重点模块介绍 15

3.4 A/D转换器 17

3.4.1硬件选择 17

3.4.2 ADC简介 18

3.5 显示模块 19

3.5.1 方案选择 19

3.5.2 OLED显示模块简介 19

3.6蓝牙串口模块 20

4.电子血压计软件设计 22

4.1软件整体设计 22

4.2 基于库函数的STM32程序开发 23

4.3 ADC配置 23

4.4 软件滤波 24

4.5 数据处理 25

4.6 OLED驱动 26

5.血压计测试 28

5.1 实物展示 28

5.2 测试数据 29

6.总结与展望 30

6.1 总结 30

5.2展望 30

参考文献 31

致谢 32

基于STM32的电子血压计设计

王天鹏

,China

Abstract：This paper discusses the design of electronic sphygmomanometer.It is described in four aspects,the measuring principle, hardware, software and physical testing. The sphygmomanometer, based on oscillography method, uses STM32 as the master, using the pressure sensor to collect blood pressure signal, using low pass,band pass filter to get cuff pressure signal and pulse wave signal.And then,the pulse wave signal is amplified. ADC in STM32 chip is used tp complete A/D conversion. In order to get better pulse signal , the result of the transformation and cuff pressure signal go through software filter. Then ,calculate the data to get systolic blood pressure, diastolic pressure and mean pressure. Finally the data is displayed on the OLED screen and shown on phones through bluetooth.Finally,use this sphygmomanometer to meassure the blood pressure of three classmates and get the data.By analising the data,we could understand that whether the sphygmomanometer is up to the standard.

Key words：the oscillometric method;filter;A/D conversion;OLED;bluetooth

1.绪论

1.1选题背景

现如今，随着生活水平的不断提高，人们的饮食质量不断提高，运动量不断减少，导致我国有大量高血压患者。据统计，中国的高血压患者多达1/4，是欧洲国家的1.5倍^[1]。然而，在这1/4的患者中，大量患者对于自己的身体健康状况完全不了解，甚至自认为血压正常的占绝大多数。这个状况极为危险，需要引起极大的关注。高血压会导致很多严重问题，例如脑血栓。所以，血压在人们的日常生活中饰演着非常重要的因素。一个至关重要却总是被人们所忽略的因素。

为了能够防范于未然，有计划的血压监测便是十分重要了。中国绝大多数医疗机构都提供血压测量服务，有很多地方甚至无偿提供。然而，很多时候，即时的测量也是健康生活的保证。基于听诊法的血压计具有操作复杂，对用户要求较高等限制，所以难以普及。因此，产生了电子血压计这一新兴产品。

因此，本次毕业设计，将专注于电子血压计的设计。它既可以把到现在所学的相关电子电路知识以及软件知识综合起来使用，也可以让我对血压的测量原理，测量方法，血压的监控有一个深入的理解。

1.2血压概念

人体内血流在血管内流动时，会对血管壁产生一定的冲击，这样的冲击所造成的压力，就是血压。因为人体内存在多种血管，也就对应的有多种血压，例如动脉血压，静脉血压。一般测量血压时，因为动脉血压是由心脏收缩导致血液流动，所以动脉血压更具有代表性。因此，一般检测血压时，都选择动脉血压作为检测对象。由于血压的存在，人体的代谢循环才能得以保障。正常的血压范围是收缩压：110至130mmhg，低压60至90mmhg。高血压和低血压都是血压不正常的体现，对人体都会产生很大的危害。

高血压，顾名思义就是人体内血管的压力过高。其体现就是收缩压大于130毫米汞柱，舒张压大于90毫米汞柱。高血压由多种因素导致，年龄、饮食、运动等多种因素都对其有影响。此外，遗传也有可能导致高血压。高血压有多种症状，例如头晕，全身乏力等。

对应于高血压，还有低血压。低血压，就是收缩压低于110mmhg，舒张压低于90mmhg。

相较于高血压所引起的注意，低血压没有内么引人注目。但是，低血压对于人体的伤害丝毫不小于高血压。低血压的治疗比高血压要简单。注意饮食，保障运动，一般就可以解决低血压的问题。

1.3测量方法

当前，检测血压主要包括两种方法，第一种是直接测量法，第二种是间接测量法。

直接测量法也被称为有创测量法，用导管刺穿血管，血液会在压力作用下涌入导管内，形成血流柱，通过血流柱的高度，就可以判定血压的高低。

间接测量法也被称为无疮测量法，它无需扎入身体，它利用袖带、指套等道具获取复杂的压力信号，之后对信号进行处理得出人体血压值。

间接测量法包括听诊法和示波法。

听诊法是传统的测量血压的方法。利用听诊器获取血压柯氏音从而测量人体血压值的方法即为听诊法，基于听诊法设计的血压计就是听诊法血压计，例如水银血压计。长久以来，人们不断探索能够更有效更准确测量血压的器具和方法，然而效果并不明显，所以，我国大部分医院只能选择使用水银血压计。在国外，尤其是欧美国家，出于环保原因，医院一律使用血压表。听诊法自诞生以来，它的准确度从未收到过挑战。可以说，至今为止，听诊法依旧是血压测量最标准的方法^[2]。

人工听诊法血压计把水银等材料作为压力测量媒介，操作者人耳通过听诊器获取原始血压柯氏音（其规律为由重到轻，直到听不清为止），然后结合听到的柯氏音，搭配水银柱上的示数，就可以读出血压值。

示波法是近代新兴的血压测量方法。示波法是利用近代新兴的电子科技，利用电子手段（压力传感器和单片机等）获取压力信号并得出血压值的方法。

示波法也是在动脉血管内血流由被阻断到流通的过程中，获得袖带内的各种信号以及脉冲。但是，与听诊法不同的是，示波法利用压力传感器读取压力信号，而听诊法是由操作者藉由听诊器，通过人耳获取压力信号。此外，二者数据处理方式不同，听诊法为人工计算，示波法由单片机计算收缩压与舒张压。

1.4 电子血压计

1.4.1 电子血压计简介

当前，活跃于市场上的电子血压计有很多种，其中，较受欢迎的主要有以下三种：上臂式，腕式以及指套式。顾名思义，三种血压计的主要区别在于检测人体的位置不同。上臂式电子血压计因为使用袖带且袖带与人体接触面积较其他两种更大，所以检测精度最高，测量误差最小。而手指式电子血压计使用的是指套，体积小，易携带，操作简单。而腕式血压计，由于手腕距离心脏较远，手腕处的血压相较于心脏泵出的血压低了不少，所以精度不及腕式。尤其是对于血液粘稠度较高的用户，腕式和上臂式相差五到十毫米汞都是很正常的。但由于其使用方便，冬天无需卷起袖子便可完成测量，所以还是有一定的市场占有率。

电子血压计相较于传统血压计，有很多创新的地方。首先，电子血压计不需要读取水银柱的示数，人体的收缩压和舒张压能够直接显示在液晶屏幕上。这使得用户能够方便的获得高低压。其次，大部分电子血压计拥有语音提示功能，可以语音报出测量结果，如果血压值过高或者过低，可以发出警报提示用户，这个人性化的设计，可以更好的提高用户体验。此外，一些较为先进的电子血压计搭配了存储功能，可以把近期测量的几十次测量结果全部保存在挂载的SD卡中，使得用户可以对近期的测量结果有一个宏观的把控，对自己的身体状态有更为细致的了解。更有甚者，有些电子血压计还配备了心率计算，测量结果打印等功能。自动血压计是使血压测量完全自动化，从充放气到输出高低压完全无需人工操作；半自动血压计的充放气是通过与袖带连接的充气球和放气阀实现的。自动化血压计中，为了保证用户的安全，加入了过压保护系统。即充气时，若袖带内压力超过设定值，则STM32控制的放气阀会自动开始排气减压，保证用户的安全。以上几个设计，进一步提升了电子血压计的优点，使得电子血压计能够更加多样化，更加人性化。因此，虽然电子血压计没有水银血压计准确度高，但是它优秀的用户体验、多样化的使用功能和极高的便携性，使电子血压计拥有很高的市场占有率。据《中华人民共和国2014年医疗设备调查报告》显示，电子血压计占市场份额约为53%，已经超过了传统的水银血压计。

1.4.2 电子血压计测量指标

为了确保仪器的精度，厂家生产的电子血压仪一般都有技术指标。部分厂家指标如下：

1、示数范围：0mmhg—300mmhg

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