李铁山罗德松彭秀生王乃民杜银昌

（1.海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽300451；2.北京华商电力管道有限公司，北京朝阳100027）

1.引言

体温、血压是人体重要的生命活动现象。当人体处于失健康状态时，体温、血压可以显示出不同程度的变化；而体温、血压的变化又会对正常生命活动带来一定的影响。严重时危及生命，所以人们习惯将体温、呼吸、血压称之为生命体征。准确掌握生命体征的测量，对确立护理诊断、明确护理目标、为病人提供优质的护理服务，均具有十分重要的意义[1]。

在设计中，对人体体温采用分布式测温，利用数据融合技术，从而使体温测量更加准确。本设计的理论依据是数据融合技术理论和概念。所为数据融合，就是指一个设计对来自各种信息源的数据和信息进行检测、联合、相关、评价及合并的多级、多方面处理过程，最终获得提炼后的状态和目标评估。设计中，在测量体温、血压值、心律值之后还有语音报读功能[2]。

2.芯片选型

美国DALLAS半导体公司的DS18B20是可编程一线数字温度传感器芯片，它仅用一线就可完成与单片微控制器的硬件接口，具有使用简单方便、分辩率高的优点。用DS18B20数字温度传感器来做分布式温度测量,体温检测的范围不宽，但精度要求高且线性要好。

AT89C51是一个低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。Motorola公司的MPX系列硅压力传感器利用单片硅压敏电阻器产生随压力变化而变化的输出电压，该电阻器用离子注入工序制作在硅膜上，电阻器本身就是一个应变计。施加在硅膜上的压力使应变计的阻值发生变化，从而使输出电压随所加压力产生成正比的变化。应变计制作在硅膜上，因而二者间不存在热膨胀系数的差异而引起温度效应，但应变计本身的输出与温度有关。因此，如果在较宽的温度范围内使用，就需进行温度补偿。

ADC0808是CMOS集成工艺制成的逐次比较型A/D转换芯片。分辨率10位,转换时间100μS,输入模拟电压范围0至6.5V,片内含8通道多路开关,锁存逻辑控制调制器,具有三态输出锁存缓冲器,能与微机兼容。

3.血压数据采集系统的硬件电路

4.血压的测量系统工作原理

4.1 充放气过程

在预知被测对象血压范围的前提下，一次性给气袖加压到适当值。系统放气完全依赖气袖自身内部的气压、通过泄气阀释放。为保证系统能匀速放气，系统采用了多阀分段放气方法，使放气速度调整在每秒2mmHg(1mmHg＝133Pa)左右，以保证测量精度。

4.2 模拟部分工作原理

气袖中的压力及脉搏信号通过传感器转换成电信号,其中包括反映气袖压力的直流分量及反应脉搏强弱的交流分量。前置放大器将传感器输出的微弱信号放大到适当值，并将直流、交流分量分离。直流分量直接送给模数转换器，交流分量经自动增益控制、多路交流放大电路后再送给模数转换器。

4.3 中央处理单元

中央处理单元是本系统的核心部分，系统的所有控制、检测及测量运算都由中央处理单元完成。中央处理单元除了对充放气过程、自动增益调节、模数转换通道选择的控制及与外界进行数据交换之外，另一项工作就是对信号的数字滤波和测量计算。

5.单片机医用参数监护系统的软件设计

体温检测的范围不宽，但精度要求高且线性要好，工作可靠性高且抗干扰能力强。床垫上均匀分布64个数字温度传感器。工作时，按下按钮，AT98C51发出取指令信号，数字温度传感器直接取数字信号进入AT98C51，取完信号AT98C51发出取指令结束信号，记录这个信号。然后AT98C51继续发出取指令信号，取第二个信号。直至取完所有温度传感器上的信号数据，然后将所有信号数据融合，去掉35℃-42℃以外的温度值，再求平均值作为输出（体温显示），体温超过设定值时（不同人的正常体温有区别，一般是超过37℃时），蜂鸣器做报警。

在血压测量中，工作时，按下按钮，AT98C51发出取指令信号，压阻传感器采集到的收缩压数据经过放大电路放大，进入A/D转换器ADC0808,转换成的数字信号进入AT98C51，取完信号AT98C51发出取指令结束信号，记录这个信号，然后将信号作为输出（血压收缩压显示）。然后AT98C51继续发出取指令信号，取舒张压信号。取完血压传感器上的信号数据，然后将信号作为输出（血压舒张压显示），血压超过设定值时（不同人的正常血压有区别，一般是收缩压超过140mmHg,或舒张压低于80mmHg时），蜂鸣器做报警。

[1]肖贵遐,刘国庆.一种新的分段生物电阻抗评估人体成分方法的实现：人体参数相关性分析[J].生物医学工程学杂志，2001,(4).

[2]许怀湘.采用示波原理间接测量血压方法的进展[J].航天医学与医学工程，2000,(3).