一種電子血壓計的製作方法

2023-05-20 19:36:51 2

一種電子血壓計的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電子血壓計，包括微控制器、與微控制器連接的氣壓傳感器電路、與微控制器連接的電源穩壓電路、與微控制器連接的音頻電路，音頻電路包括耳機通信電路、音頻聲波電路、麥克風電路。電子血壓計的耳機通信電路、音頻聲波電路、麥克風電路，實現不僅通過耳機線與手機等設備連接傳輸數據，也可以通過聲波與手機等設備傳輸數據。
【專利說明】一種電子血壓計

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及醫療器械【技術領域】，尤其涉及一種電子血壓計。

【背景技術】
[0002] 隨著電子技術的發展，電子血壓計也開始逐漸普及。電子血壓計是利用現代電子 技術與血壓間接測量原理進行血壓測量的醫療設備。
[0003] 但是，目前的電子血壓計得出數據僅實現在自身顯示，沒有提供和其他設備通信 的能力，不能很好的滿足用戶的需要。
[0004] 內容
[0005] 本實施例實用新型的目的是提供一種電子血壓計，實現與手機傳輸數據。
[0006] 本實施例實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：
[0007] -種電子血壓計，包括微控制器、與微控制器連接的氣壓傳感器電路、與微控制器 連接的電源穩壓電路、與微控制器連接的音頻電路，音頻電路包括耳機通信電路、音頻聲波 電路、麥克風電路。
[0008] 其中，所述電子血壓計還包括：與所述電源穩壓電路連接的鋰電池。
[0009]其中，所述電子血壓計還包括：與鋰電池連接的電池電壓檢測電路。
[0010] 其中，所述電子血壓計還包括：與所述氣壓傳感器電路連接的氣壓傳感器。
[0011] 其中，所述電子血壓計還包括：四通管以及袖帶，所述四通管的第一通道與所述袖 帶的內腔連通，所述四通管的第二通道與排氣閥連通，所述四通管的第三通道與所述氣壓 傳感器連通，所述四通管的第四通道與氣泵連通。
[0012] 其中，所述電子血壓計還包括：與微控制器連接的蜂鳴器電路。
[0013] 其中，所述電子血壓計還包括：與微控制器連接的按鍵電路。
[0014] 其中，所述電子血壓計還包括：與微控制器連接的顯示屏連接電路，所述顯示屏連 接電路連接顯示屏。
[0015] 由上述本實施例實用新型提供的技術方案可以看出，電子血壓計的耳機通信電 路、聲波發生和採集電路，實現不僅通過耳機線與手機等設備連接傳輸數據，也可以通過聲 波與手機等設備傳輸數據。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施 例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他附圖。
[0017] 圖1為本實用新型實施例提供的電子血壓計構成示意圖一。
[0018] 圖2為本實用新型實施例提供的電子血壓計構成示意圖二。
[0019] 圖3為本實用新型實施例提供的電子血壓計中袖帶連接示意圖。
[0020] 圖4為本實用新型實施例提供的電子血壓計中電池電壓檢測電路示意圖。
[0021] 圖5為本實用新型實施例提供的電子血壓計中蜂鳴器電路示意圖。
[0022] 圖6為本實用新型實施例提供的電子血壓計中按鍵電路示意圖。
[0023] 圖7為本實用新型實施例提供的電子血壓計中電源穩壓電路示意圖。
[0024] 圖8為本實用新型實施例提供的電子血壓計中顯示屏連接電路示意圖。
[0025] 圖9為本實用新型實施例提供的電子血壓計中氣壓傳感器電路示意圖。
[0026] 圖10為本實用新型實施例提供的電子血壓計中耳機通信電路示意圖。
[0027] 圖11為本實用新型實施例提供的電子血壓計中音頻放大電路電源開關示意圖。
[0028] 圖12為本實用新型實施例提供的電子血壓計中音頻功率放大電路示意圖。
[0029] 圖13為本實用新型實施例提供的電子血壓計中麥克風電路示意圖。
[0030] 圖14為本實用新型實施例提供的電子血壓計中氣泵連接示意圖。
[0031] 圖15為本實用新型實施例提供的電子血壓計中氣泵電路示意圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實 施例。基於本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲 得的所有其他實施例，都屬於本實用新型的保護範圍。
[0033] 如圖1所示，本發明實施例提供一種電子血壓計，包括微控制器11、與微控制器11 連接的氣壓傳感器電路12、與微控制器11連接的電源穩壓電路13、與微控制器連接11的 音頻電路14,音頻電路14包括耳機通信電路141、音頻聲波電路142、麥克風電路143。 [0034] 由上述本實施例實用新型提供的技術方案可以看出，電子血壓計的耳機通信電 路、聲波發生和採集電路，實現不僅通過耳機線與手機等設備連接傳輸數據，也可以通過聲 波與手機等設備傳輸數據。
[0035] 進一步的，如圖2所示，本發明實施例電子血壓計還包括：與電源穩壓電路200連 接的鋰電池21，與鋰電池21連接的電池電壓檢測電路22,與氣壓傳感器電路201連接的氣 壓傳感器23,與微控制器202連接的蜂鳴器電路24,與微控制器202連接的按鍵電路25,與 微控制器202連接的顯示屏連接電路26,顯示屏連接電路26連接顯示屏。
[0036] 示例性的，所述顯示屏支持線SPI(SerialPeripheralInterface,串行外設接 口）數據傳輸。
[0037] 如圖2所示，本發明實施例電子血壓計還包括：與微控制器202連接的氣泵27,與 微控制器202連接的排氣閥28。
[0038] 為了便於理解，如圖2還示意出音頻電路203。
[0039] 如圖3所示，本發明實施例電子血壓計還包括：四通管31以及袖帶32,四通管31 具有第一通道311、第二通道312、第三通道313以及第四通道314,袖帶32具有內腔，內腔 重充氣以測量收縮壓和舒張壓。四通管31的第一通道311與袖帶32的內腔連通，四通管 31的第二通道312與排氣閥連通，四通管31的第三通道313與氣壓傳感器連通，四通管31 的第四通道314與氣泵連通。
[0040] 示例性的，第一通道311接袖帶橡膠管一端，另一端與袖帶連接。第四通道314連 接與氣泵連接的充氣管，第三通道313連接與氣壓傳感器連接的橡膠管，第二通道312連接 與排氣閥連接的橡膠管。其使用方法如下：當氣泵向袖帶充氣時，第二通道312通道關閉， 313通道檢測氣壓，但不漏氣，這樣，空氣就會向第一通道311湧進給袖帶充氣。當氣壓傳 感器檢測已達到合適氣壓後，氣泵停止充氣。當袖帶需要排氣時，此時第四通道314通道關 閉，第二通道312通道連接的排氣閥打開。由於袖帶壓強高於外界，所以氣流會從第一通道 311流向第二通道312通道排到外界，同時第三通道313通道連接的氣壓傳感器檢測袖帶氣 壓。
[0041] 具體而言，本發明實施例電子血壓計的微控制器為cortex-m3內核的 STM32F103RBT6 單片機。
[0042] 本發明實施例電子血壓計的鋰電池為1000mA6V的可充電鋰電池，其共有兩個接 口，一個是充電接口，一個是放電接口。充電接頭為圓形的母頭，中間軸為正極，外圍是負 極。鋰電池放電接頭通過導線連接電路板的供電接口，方便為其他電路模塊供電。鋰電池 配有標準充電器。
[0043] 本發明實施例電子血壓計的電源穩壓電路使用AMS1117-3. 3得到3. 3V電壓給微 控制器、氣壓器等其他晶片供電。各模塊都通過可靠的接口進行連接。
[0044] 如圖4所示，電池電壓檢測電路：
[0045] 電壓檢測使用串聯電阻分壓電路，選取阻值為IOK和5. 1K、精度為1%的貼片電 阻。Rl-端與電池電壓正極相接，另一端與電阻R2的1腳一端相接；R2的2腳接地，同時 R2與貼片非極性電容並聯，電容值為IuF;這裡並聯電容是因為電源電壓有雜波，為了減小 雜波對採集數據的影響，所以並聯電容進行小幅度濾波，使採樣更加準確。電阻R2的1腳 接單片機具有模數轉換功能的管腳PC0,即8號管腳。
[0046] 當單片機檢測到電池電壓低於額定電壓的80%，控制顯示器閃爍電池圖標，同時 控制蜂鳴器發出聲音，提醒用戶給電池充電。如果用戶在10分鐘內沒有充電或電池電壓低 於電池額定電壓的75%，則電子血壓計強行關機，直到檢測到電池電壓達到額定電壓，電子 血壓計才能正常工作。這樣可讓用戶養成良好的充電習慣，從而延長鋰電池使用壽命。
[0047] 如圖5所示，蜂鳴器電路：
[0048] 選用3. 3V有源蜂鳴器。蜂鳴器的正極和3. 3V間串接一個47歐姆的電阻，負極與 NPN三極體Q23的集電極相接。三極體發射極接地，基極接IK電阻R4。電阻R4另一端接單 片機普通管腳。當MCU_Beep的電平為高電平，三極體導通，蜂鳴器發出報警聲音；MCU_Be印 的電平為低電平，三極體斷開，蜂鳴器停止發聲。這裡MCU_Beep端接單片機管61號普通管 腳PB8。
[0049] 如圖6所示，按鍵電路：
[0050] 本發明實施例電子血壓計設置了一兩個用戶按鍵，其連接電路一樣。用戶按鍵使 用兩腳貼片按鍵。其中按鍵Sl腳1接上拉電阻R8腳2,電阻R8腳1接3. 3V電壓；按鍵Sl 腳2接地。在按鍵兩端並聯0.IuF的非極性貼片電容。按鍵Sl腳1在電路板上連接單片機 62號普通管腳PB9。通過設置該管腳為輸入模式，實時讀取按鍵Sl管腳1的電平。通過檢 測高低電平及其是時間長短來判斷按鍵是否按下，是短按還是長按，從而執行相關的操作。
[0051] 其中按鍵Sl為普通按鍵，用以喚醒電子血壓計或啟動電子血壓計開始測量血壓； 按鍵S2用以查看血壓數據。按鍵S2管腳1接單片機29號普通管腳PBlO。
[0052] 如圖7所示，電源穩壓電路：
[0053] 穩壓晶片採用AMS1117-3. 3,通過以下電路把鋰電池電壓轉化成3. 3V，為單片機、 氣壓傳感器等供電。其電路結構如下：穩壓晶片AMS1117的1腳接地，即鋰電池負極；3管 腳前接0.IuF非極性貼片電容C2和4. 7uF的貼片鉭電容Cl，電容Cl和C2並聯連接；在電 路板布局時C2靠近晶片AMS1117放置。Cl和C2 -端接鋰電池正極，另一端接鋰電池負極； AMS1117的2腳接0.IuF非極性貼片電容C3和IOuF的貼片鉭電容C4 ;C3和C4並聯連接， 其一端接輸出電壓3. 3V，另一端接地。
[0054] 如圖8所示，顯示屏連接電路：
[0055] 顯示屏選用自帶SPI驅動晶片的顯示屏，使用5根導線連接。1腳接3. 3V，2腳接 GND，3腳接SDA數據線，4腳接SCK時鐘線，5腳接CS片選線號。上述SDA數據線和SCK時 鍾線分別連接單片機具有SPI功能的34號管腳和36號管腳，CS片選信號接單片機33號管 腳，控制顯示屏驅動晶片時候有效。單片機通過SPI方式發送地址和顯示的數據，顯示器上 就會顯示數據。本實施例中，在顯示器左側顯示的內容有"收縮壓"、"舒張壓"、"心率"、"時 間"、"狀態"字樣；顯示器右側顯示測量的數據和時間等。
[0056] 如圖9所示，氣壓傳感器電路：
[0057] 在氣體壓力傳感器上套接橡膠管，袖帶的氣壓通過橡膠管傳至傳感器。氣體壓力 傳感器會把氣壓轉換成電信號，然後經過放大電路，把微弱的信號放大至單片機能檢測的 範圍。
[0058] 所說其氣體壓力傳感器選用MPS20N0040D-S型號的電子血壓計用壓力傳感器。其 中2管腳接電源正極，該設計中為3. 3V;5管腳接地；1、6管腳為輸出負信號，3管腳輸出正 信號，4管腳不接。由於不需要進行溫度補償，故把1、6管腳連接到一起。
[0059] 壓力傳感器輸出的信號為差分信號，而且很微弱，需要對其進行放大。一級放大 選取醫療電子領域常用的由運放IC10A、IC10B、IClIA構成的儀表放大電路，其放大倍數為 /?129^/?]3 + -）其中R12 =R17，R11 =R16，R13 =R15 ;該設計中，這些電阻都取精度為 0.1%的電阻。具體放大倍數可根據需求設定。二級放大選用常用的同相比例放大電路，放 大倍數根據需求而定。在一級放大電路和二級放大電路間串接一個濾波電路。濾波電路採 用無限增益多路反饋二階低通有源濾波器，選取的電阻電容的參數可是0.IHz?30Hz的波 通過。在一級放大電路和濾波電路之間串接一個IuF的電容，濾除信號中的直流分量，只允 許交流分量通過。其中一級放大電路的輸出端與單片機22管腳連接，二級放大電路的輸出 端與單片機管腳9連接，單片機對輸出信號進行模數轉換，得到壓力傳感器的數據；觸發信 號MCU_TRIG接單片機10號管腳。
[0060] 如圖10所示,音頻耳機孔連接電路：
[0061] 耳機頭的R是右聲道接線，L是左聲道接線，G是地線，M是mic線。手機端L線用 來發送命令，R線用來發送數據，M用以接收來自血壓計的數據；血壓計端對應的分別接到 單片機4個管腳，其中與M相接具有數模轉換功能的20號管腳PA4,R線和L線分別接26、 27號管腳。手機通過R、L兩根線給血糖儀傳輸數據，通過M線接收血糖儀的數據，這樣手 機和血糖儀正常傳輸數據。
[0062] 如圖11所示，音頻聲波電路包括音頻放大電路電源開關：
[0063] 設備在待機狀態下，雖然單片機進入低功耗模式，但外圍器件沒有斷開電源，仍會 消耗電能。為了進一步降低設備功耗，延長設備使用時間，設計相應的電源開關電路對外圍 功耗較大器件的電源進行控制。
[0064]設計的電路如圖所示。其中SI_GATE連接單片機30號管腳，該管腳可輸出高低電 平控制三極體QlO的通斷。R72為IOK的下拉電阻，保證在管腳懸空或者未配置狀態下NPN 型三極體Q3斷開，從而使PMOS斷開，不給音頻電路供電。DlO為鍺二極體，正嚮導通壓降約 為0. 2?0. 3V。IC12是SI9934晶片，其1、3管腳接二極體DlO的陰極，2、4管腳為控制端， 接R74和R73的連接點；5、6、7、8管腳為是輸出端，直接接入音頻電路的電源輸入端。其控 制方法：當需要通過音頻通信時，信號SI_GATE被拉至高電平，此時三極體QlO導通，QlO的 集電極被拉至〇. 7V左右，此時晶片IC12的控制端電壓遠低於輸入端電壓，MOS管IC12導 通，輸出電壓；需要關閉時，把信號SI_GATE拉低，QlO斷開，IC12控制端電壓被拉高至VCC_ BATTERY，此時MOS斷開。
[0065]如圖12所示，音頻聲波電路還包括音頻功率放大電路：
[0066] 由於直接經過D/A(數模轉換）轉換後的模擬電壓驅動能力非常小，不足以驅動喇 叭發出聲音，所以在D/A轉換後的模擬信號後接音頻功率放大電路對模擬信號進行功率放 大。該電路主要由LM386晶片和電阻電容組成。
[0067] 在音頻信號放大之前，加入由運放LM358組成的電壓跟隨器和積分電路。具體連 接方式如圖所示。LM358晶片的8管腳接VCC_DEV，4管腳接地，同時在8、4管腳間並接0. IuF的非極性電容和IOuF的貼片鉭電容。輸入端1管腳接積分電路，是信號變的圓滑。信號經 過積分後從7號管腳輸出進入功率放大電路。
[0068] 該功率放大電路由晶片LM386和外圍的電阻、電容組成。晶片1、8管腳間接IOuF 貼片鉭電容，1腳接鉭電容正極；6腳接電源VCC_DEV，同時並接0.IuF非極性電容和IOuF鉭 電容，使供電電壓穩定；2、4腳接地；7腳與地之間串接一個0.IuF非極性電容；3腳為輸入 管腳，接前級電路的輸出信號；5號為放大後信號的輸出，接IOuF鉭電容CB15的正極，其負 極接喇叭正極，同時與地接已電阻。
[0069] 如圖13所示，麥克風電路：
[0070] 該電路中使用了數字麥克風晶片ADMP521，其內部集成mic和ADC模塊，可以直接 把聲音模擬信號轉換數位訊號，而後把數據傳輸到單片機內進行處理。該晶片2號管腳與 GND相接，選擇使用左聲道傳輸數據。晶片的CLK、DATA管腳分別接單片機的21、22號管腳， 通過這兩個管腳實現ADMP521和微控制器的數據傳輸。微控制器接收到數據後對該數據進 行解碼，得到來自手機的數據，然後做其他處理。
[0071] 如圖14所示，氣泵連接方式：
[0072]選用SC3501PM氣泵，其額定電壓為6V，最大壓力超過400mmHg，噪聲較小，性能穩 定。
[0073] 其中1通道連接袖帶引出的橡膠管，2通道不連接。直流電機的兩個管腳接自製開 關電路，電路原理圖如下所示：
[0074] 如圖15所示，Bl代表電機，其一端接電池電壓，另一端接P溝道MOS管Q20的源 極。MOS管的漏極接地，柵極串接一個IK貼片電阻R23後與NPN三極體Q21的集電極相接。 三極體集電極還與電阻R21相接，基極串接一個IK電阻R22後與單片機普通管腳相接，發 射極接地。電阻R21另一端接電池電壓。這樣單片機可通過普通管腳的高低電平來控制電 機啟動、停止。具體控制方式如下：
[0075] 但MCU_M0C電平為低時，此時三極體Q21斷開，基極電壓由於接上拉電阻被拉至電 池電壓VCC_BATTERY。此時MOS管的柵極電壓與電池電壓，與源極電壓相等，所以MOS管關 斷，電機停止。當MCU_M0C電平為低時，三極體Q21基極電壓高於其開啟電壓，其集電極電 壓被強行拉至〇. 7V，此時MOS管Q20柵極電壓為0. 7V，遠低於源極電壓VCC_BATTERY，小於 開啟電壓-2. 5V，則MOS管導通，電機Bl啟動，開始向袖帶充氣。這裡MCU_M0C接單片機59 號管腳PB7。
[0076] 以上，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限 於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型披露的技術範圍內，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權 利要求書的保護範圍為準。
【權利要求】
1. 一種電子血壓計，其特徵在於，包括微控制器、與所述微控制器連接的氣壓傳感器電 路、與所述微控制器連接的電源穩壓電路、與所述微控制器連接的音頻電路，所述音頻電路 包括耳機通信電路、音頻聲波電路、麥克風電路。
2. 根據權利要求1所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：與所述電 源穩壓電路連接的鋰電池。
3. 根據權利要求2所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：與鋰電池 連接的電池電壓檢測電路。
4. 根據權利要求3所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：與所述氣 壓傳感器電路連接的氣壓傳感器。
5. 根據權利要求4所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：四通管以 及袖帶，所述四通管具有第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道，所述袖帶具有內腔， 所述四通管的第一通道與所述袖帶的內腔連通，所述四通管的第二通道與排氣閥連通，所 述四通管的第三通道與所述氣壓傳感器連通，所述四通管的第四通道與氣泵連通。
6. 根據權利要求5所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：與微控制 器連接的蜂鳴器電路。
7. 根據權利要求6所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：與微控制 器連接的按鍵電路。
8. 根據權利要求7所述的電子血壓計，其特徵在於，所述電子血壓計還包括：與微控制 器連接的顯示屏連接電路，所述顯示屏連接電路連接顯示屏。
【文檔編號】A61B5/0225GK204105980SQ201420232339
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2014年5月7日
【發明者】代萬輝, 張佳 申請人:尚奇浩康（北京）科技有限公司