市場需求分析

　　隨著生活水平的不斷提高以及城市老齡化比例的提高，人們?cè)絹碓街匾晜€(gè)人的身體健康和醫(yī)療保健了，加上近年來國家醫(yī)改的不斷推進(jìn)，醫(yī)療檢測設(shè)備的家庭化逐漸成為了趨勢。

　 　然而，目前市面上存在的醫(yī)療檢測設(shè)備價(jià)格昂貴，不是一般老百姓的經(jīng)濟(jì)條件所能接受的，再則，它們體積龐大，不便攜帶，因而不利于大眾化，家庭化的推廣。 本設(shè)計(jì)充分利用Cypress芯片的CapSense觸摸傳感器技術(shù)及其內(nèi)嵌的高性能MCU特性以及高精度AD和豐富的片內(nèi)數(shù)?；旌峡删幊掏庠O(shè)，這樣只需 輔以少量的外圍器件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體體溫、脈搏、血壓高值和血壓低值的實(shí)時(shí)測量和存儲(chǔ)。從而，實(shí)現(xiàn)了集實(shí)用多功能于一體的便攜式電子醫(yī)生設(shè)計(jì)方案。

　　由以上分析可知，本設(shè)計(jì)具有巨大的市場需求和發(fā)展空間。

　　總體設(shè)計(jì)方案

　　本設(shè)計(jì)總體架構(gòu)圖如下所示：

　　圖1、總體架構(gòu)圖

　　作為主控板的CY8CKIT-003 PSoC 3 FirstTouch Starter Kit開發(fā)板提供了豐富的片內(nèi)外設(shè)資源和板載數(shù)模混合信號(hào)采集傳輸及通信模塊，從而可以在擴(kuò)展少量外圍器件的情況下實(shí)現(xiàn)如下功能：

　　1. 脈搏測量功能

　　2．血壓測量功能

　　3. 體溫測量功能

　　4. 手表功能

　　5.數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)采集功能

　　通過USB接口或者無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到PC機(jī)的傳輸，從而與事先設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比分析，得出對(duì)應(yīng)的醫(yī)生處方或建議。

　　以上前四項(xiàng)功能的結(jié)果均可在功能按鍵的控制下由LCD顯示器直觀的顯示，實(shí)現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù)采集和顯示，預(yù)期整個(gè)系統(tǒng)最終產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)操作簡單，功能強(qiáng)大實(shí)用，人機(jī)界面友好。

　　關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)方案

　　脈搏測量

　 　根據(jù)功能模塊的劃分，其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，包括以下幾部分：①傳感器：將脈搏跳動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為與此對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)。②放大與整形電路：將傳感 器的微弱信號(hào)放大，整形除去雜散信號(hào)。③倍頻器：將整形后所得到的脈沖信號(hào)的頻率提高。如將30 s內(nèi)傳感器所獲得的信號(hào)頻率2倍頻，即可得到對(duì)應(yīng)1分脈沖數(shù)，從而縮短測量時(shí)間。④基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路：產(chǎn)生短時(shí)間的控制信號(hào)，以控制測量時(shí)間。⑤控制電 路：用以保證在基準(zhǔn)時(shí)間控制下，使2倍頻后的脈沖送到計(jì)數(shù)譯碼顯示電路中。⑥計(jì)數(shù)譯碼顯示電路：用來讀出脈搏數(shù)，并以十進(jìn)制數(shù)的形式在LCD上顯示出來。

　　上述測量過程中，由于對(duì)脈沖進(jìn)行了2倍頻，計(jì)時(shí)時(shí)間也相應(yīng)縮短了2倍（30 s），而數(shù)碼顯示的數(shù)字卻是1分的脈 搏 跳 動(dòng) 次 數(shù) 。 用 這 種 方 案 測 量 的 誤 差為±2次/min，測量時(shí)間越短，誤差也越大。

　　圖2、脈搏測量硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　血壓測量

　　血壓測量模塊實(shí)現(xiàn)框圖如下

　　圖3、血壓測量模塊實(shí)現(xiàn)架框圖

　 　一次測量血壓的過程為：按激活鍵ADC輸出控制氣泵充氣至200 mmHg高，慢慢以每秒約下降5 mmHg的速度放氣。壓力傳感器輸出信號(hào)經(jīng)差分放大器后變單端信號(hào)一路送入單片機(jī)ADC監(jiān)視直流分量，另一路送入0.8 Hz二階高通濾波器濾除直流分量；交流分量經(jīng)200倍放大后輸入38 Hz二階低通濾波器去除電源及皮膚與袖帶摩擦的高頻噪聲和工頻干擾并將此信號(hào)維持在0～5 V之問，濾波后的交流分量一路送入血壓脈沖觸發(fā)然后觸發(fā)單片機(jī)ADC工作，另一路送入單片機(jī)ADC計(jì)算幅值，先找出最大振幅值A(chǔ)max，在往前找幅值為 0.5Amax的瞬態(tài)位置對(duì)應(yīng)血壓直流分量即為收縮壓，往后找幅值為0.8Amax的瞬態(tài)位置對(duì)應(yīng)血壓直流分量即為舒張壓，將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓結(jié)果 輸出至液晶驅(qū)動(dòng)器顯示。血壓信號(hào)及收縮壓和舒張壓位置如圖4所示。

　　圖4、血壓直流信號(hào)及收縮壓和舒張壓位置