低成本、低功耗电子血压计实战应用方案与设计要点

【导读】电子血压计具有低成本、低功耗、小型化和智能化程度高的优点，在使用上有便携和易操作的特点，已经成为一种重要的居家智能终端，具有很好的推广性和发展空间。它通过传感器和电路系统来获取和处理血压信号，并将结果显示给用户。因此，电路设计对于电子血压计的性能和可靠性至关重要。快包分析师将介绍一些电子血压计电路设计的要求和注意事项。同时，推荐基于小华HC32L136的电子血压计主控方案和润石科技的电子血压计解决方案以供参考。

电子血压计的设计要点

电子血压计通常由压力传感器、转换器、微处理器、液晶显示器等元器件为主体，通过外围电路的连接，设计构成便携式电子血压计。采用示波法、柯式音法或类似的无创血压间接测量原理进行血压测量。

1、压力传感器

电子血压计设计的一大关键在于测量的准确性，因此压力传感器的选择显得格外的重要。人体的血压信号一般为μV级的低频小信号，信噪比低，因此对传感器的要求很高。要求所选用的压力传感器具有灵敏度高、良好的线性度、性能稳定、长期重复使用的条件。

2、模数转换器

电子血压计的设计中，要对测量的信号进行模数转换，由于测量的信号有静态压力信号和动脉压力波两种信号，因此对于模数转换至少需要两个通道。另外，要求转换器具有良好的兼容性，工作稳定、性价比高的特点。

3、微处理器

微处理器是设计的核心部件，主要运用于对信号的处理和对外部其他硬件的控制。选择微处理器时要求工作性能必须稳定，功耗较低，能降低成本，同时足以满足设计的要求，这样在同类产品中才具有竞争优势。

4、液晶显示器

对于液晶显示器的选择，低功耗是首要考虑的对象，其次优先选择显示清晰、体积小的液晶显示器。

5、线路设计要求

5.1稳定性

电子血压计的测量结果需要具有较高的稳定性。为了实现这个要求，线路设计中需要考虑以下几个方面：

（1）电源稳定性：电源电压应稳定，电源电压波动较小时不会影响测量结果的准确性。

（2）信号放大和滤波：血压信号需要经过放大和滤波来降低噪音和干扰，从而提高测量的准确性和可靠性。

5.2 信号质量

电子血压计的信号质量直接影响测量结果的准确性。为了保证信号质量，线路设计中需要考虑以下几个方面

（1）传感器选择：选择高质量的血压传感器，确保传感器能够稳定地检测血压信号。

（2）信号质量检测与修复：设计合适的电路来检测和修复血压信号中的干扰和噪音，提高测量的准确性。

5.3 电磁兼容性

电子血压计会受到外部电磁信号的干扰，从而影响测量结果的准确性。为了提高电磁兼容性，线路设计中需要考虑以下几个方面

（1）接地设计：合理的接地设计能够降低电路受到电磁干扰的可能性。

（2）屏蔽设计：适当的屏蔽设计可以阻止外部电磁信号对电子血压计的影响。

方案一：基于小华HC32L136的电子血压计主控方案

采用XHSC MCU为主控，基于示波法，设计和实现低成本、准确度高的血压计，具有小巧轻便、方便携带的特点，可实时观察血压变化，关注身体健康状况。

系统框图

方案特点

  ● 主控芯片：HC32L136

  ● 量程：0-40kPa

  ● 分辨率：1mmHg

  ● LCD：4COM 8SEG

  ● 电源：DC 6V

  ● 脉搏测量范围：40-180次/分

  ● 支持串口输出实时脉搏跳动波形

  ● 具备存储和查询功能

超低功耗 MCU 典型应用 

  ● 传感器应用，物联网应用；

  ● 智能交通，智慧城市，智能家居；

  ● 火警探头，智能门锁，无线监控等智能传感器应用；

  ● 各种对于电池供电和对于功耗苛求的便携式设备等。

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方案二：润石科技的电子血压计解决方案

电子血压计传感器输出信号非常微弱，因此前端信号放大是一个非常大的挑战，要求放大器的失调电压和温漂特性越小越好，由于电子血压计是电池供电，还需要放大器的功耗足够低。针对电子血压计传感器输出信号放大应用，推荐国产润石科技的精密运放RS8538，采用COMS工艺设计，轨到轨输入输出，具有1.6MHz的高增益带宽乘积和低至1uV的失调电压，使用低至+ 2.5V（±1.25V）至最高+ 5.5V（±2.75V）的单电源或双电源供电。

方案优势

RS8538失调电压只有1uV，可以最大降低运放本身对测量信号的干扰，同时失调温漂0.005uV/ ˚C，提高血压测量精度和可靠性；电子血压计采用电池供电，对系统功耗要求较高，RS8538工作电流180uA，低功耗运放可以延长设备使用寿命。

电气性能参数

RS62X系列运算放大器可以在低电压下工作，采用轨对轨输出架构，拥有卓越的速度/功耗比，提供高带宽(7MHz)和3.7V/us的压摆率。该系列运算放大器具有单位增益稳定和超低输入偏置电流的特点。

芯片特性

  ● 高单位增益带宽：7MHz

  ● 轨对轨输入/输出

  ● ±0.7mV VOS（典型值）

  ● 共模输入电压范围：-0.1V~+5.6V  

（当Vs = 5.5V时）

  ● 工作电压范围：+2.5V~+5.5V

  ● 具有关闭功能：RS621S/RS622S

  ● 工作温度范围为： -40°C~+125°C

应用领域

  ● 便携式应用

  ● 传感器

  ● 光电二极管前置放大器

  ● 有源滤波器

  ● 测试设备

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