基于超声多普勒原理的血压测量系统申屠蛟龙艾信友范兵兵曾研

孙佳琪

摘 要：文章设计了基于超声多普勒原理的血压测量的系统，使用气袖控制给定频率的外部压力变化，通过FPGA接收各传感器采集的数据并处理分析，通过LCD1602显示舒张压与收缩压，从而实现超声对血压的测量。

关键词：FPGA；VeriLog HDL；超声多普勒；压力传感器

中图分类号：TH789 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）14-0100-02

Abstract： In this paper， a blood pressure measurement system based on ultrasonic Doppler principle is designed. The external pressure change of given frequency is controlled by air sleeve. The data collected by various sensors are received and analyzed by FPGA. Diastolic and systolic blood pressure is displayed by LCD1602， in order to realize ultrasound blood pressure measurement.

Keywords： FPGA； VeriLog HDL； ultrasonic Doppler； pressure sensor

引言

随着社会经济的迅猛发展，人们的生活方式比起以前有了重大的改变，加上人口日益增多并且日趋高龄化，随之而起的健康养生意识逐渐受到大家重视，人们对医疗的追求越来越高，更加追求便捷化，家庭化的医疗设备。有助于人们了解更多关于自身健康方面的状况。

1 系统概述

本设计把FPGA作为处理芯片，压力传感器和超声多普勒传感器为数据的采集端，LCD1602为显示端。系统结构图如图1所示。

2 硬件设计

本设计的硬件主要包括FPGA处理模块、气袖压力控制模块、压力传感器模块、超声多普勒传感模块。

2.1 FPGA核心处理模块

本设计的处理核心应用了Altera公司Cyclone IV系列的EP4CE10E22CBN作为数据处理和传感器控制的核心系统板同时接收传感器采集的数据信号处理并控制显示。

2.2 气袖压力控制模块

该系统采用了普通的橡胶球手压式控制的气袖控外部压力。

2.3 压力传感器模块

2.3.1 传感器探头RFP602

RFP压力传感器可以对本设计中气袖对手臂的压力进行静态量和动态量的测量，薄膜压力传感器将施加在传感器感应区域的压力转换成电阻信号，然后根据力-电阻的标定关系曲线获得外界所施压力的变化信息，压力越大，传感器输出电阻越小。

2.3.2 薄膜压力传感器

原理图如图2所示，将RFP602的压力转换为电压信号。

2.4 超声多普勒传感模块

该系统采用了麦邦原装的监护仪配件M1720胎儿监护的超声多普勒探头作为超声信号采集装置。

3 软件设计

软件设计部分主要由基于FPGA的Verilog hdl语言编程，包括信号的数字滤波部分，声频信号和压力信号融合处理部分以及LCD1602显示部分。

3.1 系统主程序设计

初始化超声传感器与压力传感器采集声频信号和压力信号，信号进行融合处理，初始化LCD1602显示驱动程序，将结果通过LCD1602显示系统主程序流程如图3所示。

3.2 Verilog hdl部分程序设计

部分驱动程序如下：

assign lcd_rw = 0；

always @（posedge clk or negedge rst_n）begin

if（rst_n==1'b0）begin

lcd_rs <= 0 ；

end

else if（write_flag == 1）begin

if（（n_state==SET_FUNCTION）||（n_state==DISP_OFF）|| （n_state==DISP_CLEAR）||（n_state==ENTRY_MODE）||

（n_state==DISP_ON ） ||（n_state==ROW1_ADDR）||

（n_state==ROW2_ADDR））

begin lcd_rs<=0 ；end

else begin lcd_rs<= 1； end

end

else begin

lcd_rs<=lcd_rs；

end

end

3.3 信号分析处理

用一个传感器进行测数据可能会影响结果的准确度，为使减小误差我们设计使用的方法是增加测量的次数以求平均值。

信号数据处理原理如图4所示，我们通过检测开放和闭合两个信号峰值进行与外部气袖压力比对，并通过已经记录好的气袖压力（以毫米汞柱为单位）对应压力传感器采集的压力值进行数据处理。

4 结束语

该系统的控制核心FPGA，超声采集传感器和压力传感器采集的信号通过的A/D转换部分采用了ADC0809。数据处理采用了多次采集取平均值的方法，最后通过LCD1602显示舒张壓和收缩压值。该系统测量方式少有且较为精确，其应用价值良好。

参考文献：

[1]蔡觉平.Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用（第二版）[M].西安电子科技大学出版社，2016.

[2]冯冬青，徐海.智能血压测量分析系统[J].微计算信息，2008（3）：111-112+123.

[3]余学飞.医学电子设备原理与设计[M].华南理工大学出版社，2006.