电子血压计由于具有体积小、使用方便、测量精度高等优点，已经成为医疗机构和家庭自测血压的主要工具。对电子血压计的性能评价，不仅关系到用户如何选择电子血压计，而且是企业自身产品质量管理与控制的重要手段，具有重大意义。目前，国内外血压计生产商对于其产品性能评价主要有两种方式：一是传统的手动评价方式，这样的评价方式主要靠人工，利用万用表等检测设备，按照一定的检测流程来完成，检测效率和精度都很低；另一种方式是采用分立的自动评价组件来完成，每一个评价组件只能完成某一单一性能的评价，组件之间相互独立，无法实现产品性能的综合评价，且检测效率和自动化水平均较低。本文设计的电子血压计综合性能评价系统正是基于这样一个实际应用背景和需求而开发的。它集计算机测控技术、现代传感器技术于一体，配合线性插值算法，保证系统的测量精度。系统具有静态压力检测、加压特性曲线检测、功耗检测等多种功能，能够实现对电子血压计的综合性能评价，满足企业对血压计综合性能分析的需求。

1 总体设计方案
　  目前市场上电子血压计品牌众多，但无论哪种品牌的血压计，其性能评价指标概括起来主要包括：血压计静态压力评价、加压特性曲线评价、血压计消耗电流评价等。通过对这些性能指标的评价，可全面判断血压计的质量状态[1-3]。图1为电子血压计综合性能评价系统结构框图。系统由电路系统和气路系统两大部分组成，其中电路系统由单片机系统、压力检测电路、电流检测电路、泵控制电路、电压基准电路、多路电源、显示模块、按键模块和通信模块等构成；气路系统由压力传感器、气瓶、加压气泵及气路配件组成。

1.1 静态压力评价方案
    静态压力指标是评价血压计压力测量准确性的重要指标，是血压测量的基础，通常血压计静态压力评价的控制指标小于1 mmHg[4-5]。如图1所示，静态压力评价原理为:首先通过按键操作设置血压计为静压测试模式；然后单片机通过泵控制电路控制加压气泵为被测血压计加压，压力值依次设定为50、100、150、200、250、300 mmHg；在各压力点分别读取系统压力示值和血压计压力示值，分析静态压力的示值误差。
1.2 加压特性曲线评价方案
    电子血压计加压过快、过慢、过高、过低，都会给使用者带来不适感并影响测量精度。因此电子血压计的加压采用智能加压技术，按照一定的特性曲线加压。血压计加压特性曲线是保证其智能加压功能和测量精度的重要指标。血压计的加压特性用不同压力段的加压速度来衡量。血压计每一压力区间的加压速度必须在规定的指标范围内，血压计只有按照这样的加压特性曲线加压，才能保证使用者的舒适性和测量结果的准确性。
    如图1所示，血压计加压特性评价的过程为：(1)单片机控制继电器为被测血压计供电DC 6 V； (2)通过按键操作设置血压计为加压特性检查模式，血压计开始向测试系统打压； (3)压力传感器将检测到的压力信号送单片机采集，利用定时器分析各压力段的加压速度。只有加压速度均满足血压计加压特性曲线要求时，产品的加压特性指标合格，否则必须返厂维修。
1.3 血压计消耗电流评价方案
    电子血压计消耗电流是衡量其功率特性的重要指标。通常血压计消耗电流评价的控制指标小于300 mA。电流过大，说明血压计的功耗超标，禁止出厂。单片机通过继电器为被测血压计供电DC 6 V；电流通过采样电阻(1 Ω/1 W)转换成电压，差动输入给仪表放大器，通过放大电路设计实现0~500 mA转换为0~5 V电压，单片机根据电压值自动识别电流。
2 硬件电路设计
2.1 压力检测电路设计
     系统中压力的检测通过E8CC压力传感器配合相应的放大调整电路实现。E8CC采用
+12 V供电， 将0~700 mmHg的压力信号转换成1~5 V电压信号。为了实现电压信号的精确测量，检测电路采用单电源12 V供电的LM358设计。压力检测电路原理图如图2所示。通过本电路实现压力信号的采样，单片机根据测得的电压值计算压力大小。

2.2 电流检测电路设计
    系统中电流检测电路采用仪表放大器AD626配合运算放大器AD746设计，实现毫安级电流的高精度测量，将0~500 mA电流转换为0~5 V电压，供单片机采样处理。电路原理图如图3所示。AD626设计放大倍数10，实现电流采样信号的差动输入与放大。

2.3 泵控制电路设计
    为了提高数字量输出的驱动能力，并且隔离单片机与气路系统，防止因气路故障而造成单片机的损坏，系统中泵控制电路按图4所示设计。电路中采用TLP521光耦实现电气隔离，利用三极管2SD1134驱动气路配件，2SD1134的最大驱动能力是500 mA，驱动能力和频率响应可以满足要求。二极管1S1588为续流二极管，用于泄放电磁阀控制时产生的感应电压,保护其不受损坏。
2.4 电压基准电路设计
    STC12C5A单片机自带的A/D采用VCC作为参考电压，而供电电源VCC是不稳定的，这就使A/D采样的结果不准确。为了提高A/D采样的精度, 系统设计了如图5所示的电压基准电路，用于消除电源电压带来的误差[6-7]。测量时，先测量该基准电压VREF,得到该基准电压的对应测量值A；再去测量被测电压U，得到测量值B。实际电压则是U=VREF×B/A。

2.5 用户接口设计
    为了方便用户的使用，系统设计了手动和程控两种用户接口。(1)手动接口。利用通用矩阵键盘配合接口电路可方便地选择功能及输入设置参数。利用数码管显示用户键入的各个参数值及实测压力值。按键接口采用74HC148设计，数码管驱动采用MAX7219设计。(2)程控接口。系统除了具有按键、数码管等常规操作接口外，还设计具有RS232接口，用户可以通过RS232接口设置和读取压力值，方便系统集成与扩展。
3 软件设计
3.1 软件总体设计
    系统的软件采用C语言设计，软件包括：主程序模块、按键输入模块、数码管显示模块、A/D采样模块、线性插值模块、加压特性分析模块和RS232通信模块等。系统软件主程序流程图如图6所示。

    单片机首先在数码管上显示开机信息，然后根据用户选择的功能分别进入相应的评价模式。“静压评价”模式下，单片机扫描键盘输入，获取压力设定值，控制压力输出，同时在数码管上显示实测压力值，供用户分析静态压力示值误差；“电流评价”模式下，单片机完成电流采样，并在数码管上实时显示电流的大小；“加压评价”模式下，单片机完成压力采样，并利用定时器计算各压力段的加压速度，检查结束后，自动判定血压计的加压特性是否合格。

4 系统实验及分析
4.1 静态压力评价实验及分析
    针对设计的电子血压计综合性能评价系统，进行了静压评价实验。单片机利用PI算法控制泵阀，实现压力输出,压力值依次设定为50、100、150、200、250、300 mmHg。实验结果如表1所示。

    本文提出的基于STC12C5A单片机和E8CC气体压力传感器的电子血压计综合性能评价系统，具有静态压力检定、加压特性曲线检定、功耗检定等多种功能，能够实现对电子血压计的综合性能评价。本文的创新点在于，充分结合硬件、软件的优势，引入PI控制理论和线性插值理论，设计并实现了一种多功能、高精度的电子血压计性能评价系统。目前，该系统已成功应用于工业现场血压计的特性检查，客户反映良好。
参考文献
[1] 俞陈光. 电子血压计动态血压的检定/校准方法[J].中国计量, 2009(4):82-83.
[2] 高杨. 电子血压计检定中要注意的问题[J]. 中国计量, 2009(1):107-108.
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[4] 刘必跃. 影响电子血压计测量准确的因素[J]. 计量与测试技术, 2004(8):24-25.
[5] 温志浩. 电子血压计测量技术[J]. 医疗保健器具,2003(2):28-29.
[6] 张毅刚.单片机原理及应用[M]. 北京: 高等教育出版社,2004.
[7] 马忠梅. 单片机的C语言应用程序设计[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1999.