[键入文字]
由图7.2可知，MPS2100传感器是一种电桥结构，外部的压力变化引起传感器内部电阻的变化，我们可以把一个恒流源加到电桥上，这样传感器的两个输出端(-IN和+IN)就可以会随着电阻变化输出相应的差分电信号。在这里我们采用一个LM324集成运放UIA和若干电阻电容组成一个可调的恒流源。具体电路如图7-3所示。
电阻R1与R2通过分压提供给LM324一个参考输入电压电源，为避免当电源波动造成参考输入电压电源的波动造成恒流源输出电流的不稳定，我们在适当的地方并入了电容C1、C2来避免这种电源干扰。恒流源的电流大小由式7-3和7-4来确定。由4-12可看出在R2、R3确定的情况下，恒流源的大小可通过R1来调节。
(7-3)
(7-4)
图7-3MPS210O压力传感器连接电路图
袖套内的压力是由气袖静压和脉搏波信号的叠加组成，气袖静压远远大于脉搏波信号，且气袖静压是一个接近直流的信号。我们所检测的血压信号是通过袖套内的压力表示出来，但怎样确定袖套压力与血压的关系则需要借助脉搏波来实现。因此检测其具体的血压信号需要从袖套压力内分离出脉搏波，并且最终我们要分两路A/D通道来采集这两种信号得到所需的数据并最终得出血压的测量结果。
在本设计中，从压力传感器输出的差分信号经过处理后送到AVR单片机的ADC4通道，因此此通道被用来采集袖带压力信号以便取得收缩压和舒张压。为了取得脉搏
[键入文字]
波信号，我们将处理过的袖带压力信号经过一个高通滤波器将接近直流的气袖静压信号滤除即从袖套压力中分离出了脉搏波信号，这个信号经过直流偏置与放大滤波后将脉搏波信号通过ADCS通道输入到AVR单片机内。
从压力传感器输出的信号是毫伏级(75士25mV)的差分信号，我们要想对它输入到单片机(0-5V)内进行处理还得将这个信号进行放大50倍左右，因此我们利用三个LM324集成运放(UIB、UIC、UID)和若干电阻电容构建一个差分放大电路。图7-4详细说明了此差分电路的组成。其放大倍数可由式（7-5）计算出，并且从式中可以看出只要保证V-IN与V+IN的差值为正值，那么从这个差分放大器输出的信号可以通过调整此放大器的放大倍数使输出符合AVR单片机的输入范围(0-5V)，并且为了防止此差分电路的输出超出AVR单片机的输入范围，我们在输入时在差分放大器的输出端并接了一个齐纳二极管作为保护单片机引脚的保护。
(7-5)
图7-4压力传感器信号差分放大电路
从差分放大电路输出的信号包括了袖带静压和脉搏波信号，其中袖带静压信号是一个接近于直流的信号，它的频率一般不大于0.04Hz;而脉搏波信号是一个交流信号，它的频率约等于1Hz(与被测者的心跳的频率一致)。因此，为了从压力信号中提取出脉搏波信号，我们必须将频率不大于0.04Hz的袖带静压滤除，同时由于在测量时也引入了工频及其他的高频干扰，为了最终的输出的脉搏波信号不受这些干扰的影响，我们也必须将这些干扰滤除。在本设计中，我们设计了一个高通滤波器及一个低通滤波器来滤除这些干扰，频率范围设为0.48Hz-4.8Hz。由于经过滤波器后输出的信号是一种正负的交流信号，不符合AVR单片机的输入范围(0-5V)，我们在高通滤波
[键入文字]
器中加入了一个直流偏置电压，然后再放大，这样只要调节这个偏置电压和放大倍数，就能使最终的脉搏波信号符合AVR单片机的输入范围(0-5V)。图7-5为血压脉搏波信号的提取及偏置放大电路。
图 7-5 血压脉搏信号提取及偏置放大电路
在此电路中C4、R13组成了一个高通滤波器，用以滤除袖带静压信号，其下限频率几由式7-6确定。同时通过R13还给滤除后的信号加入了一个直流偏置电压，此直流偏置电压由R16、R17及U2B组成，其中R16、R17组成一个分压电路，其输出经过U2B组成的电压跟随器提供给R13作为偏置。R14和C5构成了一个低通滤波器，用于滤除工频及其他高频千扰，其上限频率fH由式7-7确定。
(7.6) (7.7)
在脉搏波放大电路的输出端接了一个齐纳二极管来进行过压保护。
图7-6直流电机与电磁阀连接图
[键入文字]
图7-6是给袖带加压的直流电机及用来给袖带减压的电磁阀连接图。二者在工作的时候都需要较大电流，因此我们采用了两个达林顿管Q1、Q2来驱动。同时两者都有电感元件，为防止工作时过压烧坏器件，我们都给这两个器件并联了一个反向的二极管。电机由采集板上AVR单片机的PBO引脚来控制，电磁阀由有PWM输出功能的OC2引脚来控制。
[键入文字]
8生理信号采集板电路设计
虽然开发板上也外扩了S3C2410芯片内部的8通道ADC接口，但由于在本设计中采用了触摸屏，它占用了CPU内ADC的两路，如果还要用其它6通道作为生理信息的采集A/D通道，在后期软件设计时将会非常复杂。因为这8路A/D是分时复用的，当我们全速进行A/D转换时，还得考虑将ADC的时间片分出一部分以保持触摸屏的响应，系统整体的性能带来很大影响，在多通道同时采集时冲突尤其明显。为此在ARM开发板的基础上，我们又开发了基于ATmega8单片机的串口数据采集板，专门用于前端生理信号的采集，并通过串口与开发板进行通信。ATmega8内包含了8路10bit(ADC4和ADC5为8bit)的ADC，转换时间为65us-260us，在本系统中设计的采样频率为200Hz，因此ATmega8内的ADC可以满足采样时间上的要求，从而可以简化采集板的电路设计。
图8-1生理信号采集板主芯片电路
Tmega8单片机内部和外部的数字电路产生的电磁干扰，用一个O欧姆电阻将模拟地与数字地隔开，同时将AVCC通过用L1与C8组成的LC网络与VCC连接，将模拟电源AVCC与字电源VCC隔离。由于在此电路中将要选择AVCC为参考电源，因此将AREF引角通过电容C12接地，以避免干扰。为了增加可用性，在ATmega8上直接外接两个LED灯当程序运行时起到指示作用。表8-1为此设计中各模拟输入的A/D通道