一款WIFI血压仪的设计与实现
2016-12-19彭克勤
彭克勤
北京信息科技大学计算机学院
一款WIFI血压仪的设计与实现
彭克勤
北京信息科技大学计算机学院
血压仪是测量血压的仪器。血压仪测量的收缩压与舒张压均为临床医疗上重要的基础数据。本文介绍的是以MSP430f5419单片机为核心、采用血压传感器、外接LCD液晶模块的一款便携式WIFI血压仪。本文阐述了此类便携式WIFI血压仪的一个设计方案和软硬件实现方法。
WIFI 血压传感器 MSP430f5419
1 项目背景
目前，市场上电子血压仪、血压计主要以蓝牙传输数据为主，现在各行各业都有无线WIFI，因而想设计一款带无线WIFI功能的血压仪，本文利用MSP430F5419作主控MCU，LCD显示，外接无线WIFI模块来实现无线数据传输。
2 血氧仪设计
2.1 外设硬件介绍
2.1.1 msp430介绍
MSP430 系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns；丰富的片上资源，具有低功耗的优点。
2.1.2 无线模块介绍
市场上常见的无线模块大概可以分为三种，蓝牙、ZIGBEE、WI-FI。本文采用WIFI模块。
目前，WIFI模块接口的种类很多，有SPI、I2C、UART等接口，这些接口都可以满足设计的需要，为了快速实现设计，笔者选择了UART接口，型号为RN171如图1所示。
图1 型号为RN171的UART接口器件
RN171是基于UART接口的符合WiFi无线网络标准的嵌入式模块， 内置无线网络协议、IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口数据到无线网络之间的转换。通过RN171模块，传统的串口设备也能轻松接入无线网络；此外，RN171模块除作为STA 接入传统的Infra 网络和Ad-hoc 网络外，本模块还支持软AP模式，网卡工作在AP 模式时能够提供智能手机等手持终端的接入功能，同时为改善AP 模式下的用户体验，本模块在实现软AP 的同时实现了DHCPServer 和DNS Server，以提供智能终端的零配置接入。
2.1.3 血压模块介绍
血压测量部分采用现成的模块，它的接口为UART接口，供电采用6V供电。
2.1.4 LCD液晶模块
采用OJM128*32带中文字库模块，可以显示两行汉字或4 行8*8字符。接口为并行接口：8位数据线。
2.2 系统结构框图
血压仪由四部分组成：核心控制CPU-MSP430f5419、血压接口、无线模块接口，显示界面四部分组成，其框图如图2所示。
图2 系统结构框图
工作原理：整个系统在不使用时，处于显示信息状态；当需要使用时，按下测量按键，系统处于测量工作模式，首先打开血压模块电源，MSP430f5419作为CPU给血压模块发送测量指令，血压模块开始测量（打压，放气，发送血压值），最后由LCD屏显示血压值和无线模块发送数据。
2.3 硬件电路图
在本文中，按照功能应用来分，大致分为四部分：单片机控制电路、LCD屏控制接口电路、血压接口、无线模块接口电路。
2.3.1 单片机MSP430f5419控制电路
单片机MSP430f5419控制电路如图3所示，它是由采用外部晶振16 M做为时钟主频，上电复位电路。
图3 单片机MSP430f5419控制电路图
2.3.2 LCD屏控制接口电路
LCD屏控制接口电路如图4所示，LCD屏与单片机MSP430f5419采用并行接口。
图4 LCD屏控制接口电路
2.3.3 血压接口电路
血压模块由控制电路、充气泵、放气阀组成，其中充气泵、放气阀供电为6V,因此整个模块的电源是由6V供电，如图5所示。
图5 血压接口电路
2.3.4 无线模块接口。如图6。
图6 无线模块接口
3 软件设计
按照功能来分，主要分为三部分：主程序、中断程序、显示程序等。每个功能是相互关联的，又相互独立，下面按功能要求来讲述。
3.1 主程序
程序上电时，首先，时钟初始化，串口初始化，LCD屏端口初始化，然后进入查询按键，如果有按键，则起动测量，显示测量值，并能过WIFI发送出去。主流程图如7所示。
图7 主程序流程图
3.2 中断程序
将MSP430f5419的GPIO口的设置成中断口。当有按键按下时，进入中断，将其产生的中断标志成使能状态。其中断部分程序如下：
3.3 Lcd接口程序
在这里只列出一部分，其他部暂略。
3.4 串口接收中断
用于接收血压模块发送过的数据，并且进行分析。本文略
[1]Datasheet_AFE4401_Rev1.1_Choicemed_Nov10_2014.pdf
[2]最新M00930_VGM064032A0W01_D02_20140627.pdf
[3]洪利、章扬、李世宝. MSP430单片机原理与应用实例详解（2010.7）
[4]沈建华、杨艳琴. MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践（2010.7）
作者介绍
彭克勤，女，硕士，北京信息科技大学计算机学院副教授。
