血壓計已經(jīng)成為大眾健康產(chǎn)品，通過充氣袖帶和監(jiān)聽設(shè)備的方式測量血壓，也可以利用壓力傳感器對動脈壁的振動進(jìn)行測量，前者多用于醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，后者簡單實用深受家庭用戶歡迎。CMS8H5106 SOC方案屬于后者，可為開發(fā)人員提供了一個理想的評估環(huán)境，支持客戶血壓測量產(chǎn)品的開發(fā)。

方案介紹

本方案采用CMS8H5106主控芯片和電阻式傳感器，由4節(jié)AA電池或6V外部適配器供電，可選擇NPN或MX607驅(qū)動馬達(dá)和氣閥，具有采用6COM、22SEG LCD顯示屏、LCD帶背光等。

主控芯片CMS8H5106采用LQFP48封裝，集成了LCD驅(qū)動電路，可直接驅(qū)動以實現(xiàn)LCD帶背光顯示。馬達(dá)、放氣閥門可選三極管或血壓計專用驅(qū)動IC進(jìn)行驅(qū)動。

評估板可板載2顆按鍵或通過按鍵接口外接按鍵，以實現(xiàn)開關(guān)機(jī)，血壓測量歷史數(shù)據(jù)回讀等功能。

圖1.CMS8H5106血壓計樣機(jī)

電路原理

方案電源采用4節(jié)AA電池，或6V電源適配器，負(fù)責(zé)為板載馬達(dá)、放氣閥門、LED電源的供電。通過板載LDO將輸入電壓轉(zhuǎn)為3.3V，為CMS8H5106SOC供電。

壓力傳感器經(jīng)導(dǎo)管連接到袖帶，在測量血壓時，人體的血壓經(jīng)導(dǎo)管傳遞到壓力傳感器。板上的壓力傳感器為電阻式電橋網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)恒流由SOC內(nèi)置的運(yùn)放完成。在電流恒定條件下，電橋網(wǎng)絡(luò)因壓力而產(chǎn)生的電阻值變化以橋臂中兩個輸出端的壓差方式輸出。

電橋網(wǎng)絡(luò)輸出端的微小壓差經(jīng)22位Sigma Delta ADC前端PGA放大后，再進(jìn)行采集，以獲得較高的分辨率，SOC通過壓差與壓力的對應(yīng)函數(shù)可求出當(dāng)前壓力，即血壓。

圖2.CMS8H5106血壓計工作原理

關(guān)鍵元器件

方案以CMS8H5106SOC為主控，關(guān)鍵關(guān)鍵元器件還有壓力傳感器、DC馬達(dá)、LDO、LCD顯示屏以及充氣閥等。

圖3.CMS8H5106血壓計主板

CMS8H5106系列是8051內(nèi)核、兼容MCS-51的1T指令系統(tǒng)、通用IO型的8位芯片，工作頻率最高可達(dá)48MHz。該SOC具有如下特性：-具有最大64KB程序區(qū)、256B RAM空間、4KB XRAM、1KB非易失性數(shù)據(jù)區(qū)。-具有1路I2C、1路SPI、最多4路UART通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。-具有高精度12位ADC且可選擇內(nèi)部參考電壓、最多達(dá)2路運(yùn)算放大器、最多達(dá)2路比較器，模擬功能更加豐富。-具有特高精度22位無失碼ADC，輸出速率可配置為10Hz、40Hz、640Hz，PGA增益可設(shè)置為1、2、4、8、16、32、64、128、256，有效分辨位高達(dá)18bit。-內(nèi)置低壓復(fù)位LVR、低壓監(jiān)測LVD、看門狗溢出復(fù)位等保護(hù)設(shè)置，能夠有效提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。CMS8H5106具有外部中斷、定時中斷和其他外設(shè)中斷等多種中斷源，支持正常、空閑、休眠三種工作模式，保證了方案的測量效率和低功耗特性。



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