基于TC35i的新型电子血压计设计

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3.0 牛悦 2024-11-19 4 4 2.89MB 64 页 15积分
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摘 要
电子血压计相比传统的水银血压计具有易操作、便携性高等特点，也呈现出
家用化趋势。而传统的家用电子血压计没有合适的接口与其他设备进行数据传输，
不能实时为医生提供诊断依据，也不能对患者的血压进行动态监测，尤其在患者
出现血压过高或心律不稳时，因不能及时通知医生或亲属而延误治疗。
利用 GSM 模块实现远程数据传输，远程控制等方案已经在医疗服务、家电控
制、远程监控、物联网等领域得到广泛应用。因此有必要开发一个具有通信功能
的电子血压计：将所测得血压值实时发送给医生，便于医生了解患者的血压变化
情况，大大减少医生的工作量，提高医生的工作效率；在患者出现血压和心律不
稳定时及时通知医生或患者家属，达到及时就医的目的。
课题以“单片机控制 GSM 通信模块收发短信息”为核心，利用 GSM 模块、
血压测量模块及单片机系统，将短信息业务与数据传输相结合，实现了操作按键
控制血压模块开始测量血压，在出现血压及心率出现异常情况时，将 PDU 编码的
数据通过 GSM 通信模块向预存的亲属或医生手机号码发送报警短信。
论文主要完成了以下设计工作：
1. 研究分析了现有电子血压计的局限性，对 GSM 系统、SMS、AT 指令及
PDU 编码进行了深入的了解。
2. 针对 TC35i 的电源特别要求，开发了新型的 TC35i 模块开发板。
3. 完成了单片机及 TC35i 外围电路原理图，以及软件设计主程序流程图、子
程序代码。
4. 对新型开发板是否满足了 TC35i 模块电压需求，能否发送了报警短信，及
系统的可行性进行了验证。
关键词：血压计 TC35i SWB01 短信报警
ABSTRACT
Compared to mercury blood pressure monitor, electronic blood pressure monitor
has the advantages of simple operation and highly portable, which causes the trend
towards family expenses. But traditional electronic blood pressure monitor does not
provide interfaces to exchange data with other devices, and is not easy to perform
ambulatory blood pressure monitoring, especially when the sufferers suffer from
hyperpiesia or arrhythmia, delay a treatment because it can’t notify doctor or relatives in
time.
Make use of GSM communication system to carry out transmission and remote
control has already been widely used in many fields such as medical service, remote
monitor etc. The system can send timely pressure data measured by patients to doctor,
which will provide the basis for analysis and diagnosis of disease in patients. This
process eliminates the work of doctors personally measure blood pressure for patients,
greatly reducing the workload of doctors and improving the efficiency. Especially notify
doctor or relatives in order to send the sufferers to hospital in time when the sufferers
suffer from hyperpiesia or arrhythmia.
This paper is about the topic " single chip system controls the GSM module to
receive and dispatch messages ", and shows using GSM module, the blood pressure
measurement module, MCU system and combining SMS and transmission to carry out
operating the keyboard to control the blood pressure module to measure and sending
messages, which has been coded by PDU, to doctor or relatives through TC35i when the
sufferers suffered from hyperpiesia or arrhythmia.
The article is mainly accomplished the following work:
1. Illuminate the limits of the existing electronic blood pressure monitor, and
understand GSM communication system, SMS, AT commands and PDU code.
2. Aimed at the special power supply of TC35i, this thesis designed a new TC35i
module develop board.
3. Finished the electric circuit of MCU and TC35i, the flow chart of the main
software design, program code of the subprogram.
4. Verified the power supply of the new board and the possibility of the whole
system.
Key Word: Blood pressure monitor, TC35i, SWB01, SMS alarm
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 .....................................................................................................................1
§1.1 选题背景 ..........................................................................................................1
§1.2 现状分析 ..........................................................................................................3
§1.3 设计目标 ..........................................................................................................5
§1.4 本文的组织结构 ..............................................................................................5
§1.5 本章小结 ..........................................................................................................6
第二章 血压测量及 GSM 理论知识 ..............................................................................7
§2.1 血压及血压测量 ..............................................................................................7
§2.1.1 血压及高血压 .......................................................................................7
§2.1.2 血压测量 ...............................................................................................8
§2.1.3 示波法 ...................................................................................................9
§2.2 GSM 及短信息业务概述 ...............................................................................10
§2.2.1 GSM 系统简介 ....................................................................................10
§2.2.2 GSM 系统的特点及主要业务 ............................................................ 11
§2.2.3 短信息业务介绍 .................................................................................14
§2.2.4 短信息业务结构和特点 .....................................................................14
§2.3 AT 指令及 PDU 编码 ..................................................................................... 15
§2.3.1 AT 指令简介 ........................................................................................15
§2.3.2 与短信息有关 AT 指令集 ..................................................................15
§2.3.3 PDU 编码数据格式简介 .....................................................................16
§2.4 本章小结 ........................................................................................................17
第三章 系统硬件设计 ...................................................................................................18
§3.1 硬件系统构成的总体设计 ............................................................................18
§3.1.1 设计目标 .............................................................................................18
§3.1.2 整体系统构成及框图 .........................................................................18
§3.2 GSM 硬件电路设计 .......................................................................................19
§3.2.1 TC35i 简介 .......................................................................................... 19
§3.2.2 稳压电源设计 .....................................................................................22
§3.2.3 IGT 使能端电路设计 ..........................................................................24
§3.2.4 模块同 PC 通信电路 ..........................................................................26
§3.2.5 SIM 卡电路 ......................................................................................... 26
§3.3 血压测量模块 SWB01 ..................................................................................27
§3.3.1 模块简介 .............................................................................................27
§3.3.2 模块接口协议 .....................................................................................27
§3.4 单片机及其外围电路 ....................................................................................32
§3.4.1 微控制器简介 .....................................................................................32
§3.4.2 LCD 硬件连接电路 .............................................................................33
§3.4.3 RS232 通信 ..........................................................................................34
§3.5 本章小结 ........................................................................................................34
第四章 系统软件设计 ...................................................................................................35
§4.1 软件总体实现及流程 ....................................................................................35
§4.2 单片机初始化程序设计 ................................................................................36
§4.2.1 串口初始化程序 .................................................................................36
§4.2.2 软串口程序设计 .................................................................................37
§4.2.3 LCD 初始化程序设计 .........................................................................40
§4.3 血压采集模块初始化流程 ............................................................................42
§4.4 短信发送程序设计 ........................................................................................43
§4.5 本章小结 ........................................................................................................46
第五章 系统调试 ...........................................................................................................47
§5.1 系统调试的几个关键要点 ............................................................................47
§5.2 硬件系统调试 ................................................................................................48
§5.2.1 TC35i 供电电压 .................................................................................. 48
§5.2.2 IGT 使能端电压波形 ..........................................................................49
§5.3 系统软件调试 ................................................................................................49
§5.3.1 软件开发环境 .....................................................................................49
§5.3.2 LCD 数据显示 .....................................................................................51
§5.3.3 测量血压及短信验证 .........................................................................52
§5.4 本章小结 ........................................................................................................52
第六章 结论与展望 .......................................................................................................53
§6.1 工作总结 ........................................................................................................53
§6.2 下一步的工作及前景 ....................................................................................53
附录 .................................................................................................................................55
附录一：LCD 驱动程序代码 ................................................................................55
附录二：串口读取血压数据程序代码 .................................................................57
参考文献 .........................................................................................................................59
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .............................................61
致谢 .................................................................................................................................62
第一章 绪论
1
第一章 绪论
§1.1 选题背景
体循环动脉血压称为血压(Blood Pressure，BP)，是血液在体内血管流动时作
用于血管壁的压力，是推动血液在体内血管内流动的动力[1,5]。血压是一种基本生
命特征，是十分重要的临床指标。血压一般分为收缩压和舒张压：当人的心脏收
缩时，动脉血管内的压力最高，此时血管内壁的压力就是收缩压，亦称“高压”；
当人的心脏舒张时，动脉血管内的压力最低，此时血管内壁的压力就是舒张压，
亦称“低压”。患者的收缩压和舒张压的数值是临床各专业科室对患者进行诊断治
疗时都需要的基本依据，血压及血压的测量也具有极其重要的生物学意义。
高血压(Hypertension, HP)是一种以动脉血压升高为特征，是危害人类健康的一
类综合征，长期的高血压对心、脑、肾等器官可产生严重损害，其高发病率、高
致残率和高死亡率愈来愈引起世界各国的重视[2,3,4]。高血压的早期表现并不明显，
有的甚至没有任何感觉，可是伴随病情的发展，会出现以损害主要器官为主的一
系列疾病，例如：肾动脉硬化、冠心病等。根据高血压流行病学统计数据，高血
压患病率趋势如图 1-1 所示。预计今后一段时期我国的高血压、脑卒中、冠心病的
发病率、死亡率仍将继续增高。
图1-1 高血压病患病率趋势图
由于血压测量的重要性，大量的科学工作者对血压测量方法进行了广泛的研
基于 TC35i 的新型电子血压计设计
2
究和探索，发明和提出了许多血压测量方法[1,6]，在临床上最常见的两种是“柯氏
音法”和“示波法”。如图 1-2 所示，采用“柯氏音法”的水银血压计一直以来是
医生临床测量血压所采用的标准血压计，其准确性毋庸置疑。使用水银血压计进
行血压测量，有其完整的规范的操作要求。在水银血压计的使用过程中，准确判
读柯氏音是关键，然而柯氏音的准确判读需要受过一定的训练，不容易为普通群
众掌握。图 1-3 所示，采用“示波法”的电子血压计，相比水银血压计操作简单简
单，不需要专业的训练就能使用，因此其在社会上也有普遍的应用。
图1-2 水银血压计
图1-3 电子血压计
电子血压计[7]是利用先进的现代电子技术与血压间接测量原理进行血压测量
的医疗设备，由于其相比传统的水银血压计具有操作简便、便携性高等优点，已
第一章 绪论
3
广泛用于家庭测量及社区医疗。电子血压计又可分为两大类：医用电子血压计和
家用电子血压计。医用电子血压计主要用于医院、门诊、血站、体检管理体检中
心、康复中心、疗养院、社区、家庭小区、学校等公共场所。家用电子血压计，
主要用于个人血压监测及家庭医疗保健。本设计主要针对家用电子血压计。
但现有的电子血压计没有合适的接口与其他设备（如电脑终端，医生的数据
库等）进行数据传输，不能实时为医生提供诊断依据，也不便对患者血压进行动
态监测。甚至发生患者出现血压过高、心律不稳定时，因无自理能力而不能及时
通知医生或亲属，延误治疗，后果不堪设想。
§1.2 现状分析
家庭医疗保健已成为现代人的医疗保健时尚。过去人们测量血压必须到医院
才行，而今只要拥有了电子血压计，坐在家里便可随时监测血压的变化，如发现
血压异常便可及时去医院治疗，起到了预防由高血压引发的脑出血、心功能衰竭
等并发症疾病猝发的作用。
电子血压计从测量方式上有三种，一是臂式，二是腕式，三是手指式。现在
市场上，电子血压计的知名品牌有：中国的深圳金亿帝电子血压计、康泰电子血
压计、天津的九安电子血压计、深圳瑞迪恩电子血压计、日本爱鹿克(EIK)、日本
西铁城（Citizen）、日本欧姆龙(Omron)、日本铃谦(Kenz)、日本爱安德(A&D)、德
国的瑞宝等，市场上出售的成熟的产品如：欧姆龙手欧姆龙上臂式全自动电子血
压计(HEM-746C，如图 1-4 所示)， 该产品是欧姆龙臂式电子血压计中等价位的一
款，常用的功能都比较齐全，显示屏采用斜坡设计，显示的数字也比较大，老年
人自我测量比较方便；松下手腕式全自动电子血压计(EW3003)、松下上臂式全自
动电子血压计(EW3106) 、瑞宝手腕式全自动电子血压计(KP-61R1)等。
图1-4 欧姆龙 HEM-746C
摘要：

摘要电子血压计相比传统的水银血压计具有易操作、便携性高等特点，也呈现出家用化趋势。而传统的家用电子血压计没有合适的接口与其他设备进行数据传输，不能实时为医生提供诊断依据，也不能对患者的血压进行动态监测，尤其在患者出现血压过高或心律不稳时，因不能及时通知医生或亲属而延误治疗。利用GSM模块实现远程数据传输，远程控制等方案已经在医疗服务、家电控制、远程监控、物联网等领域得到广泛应用。因此有必要开发一个具有通信功能的电子血压计：将所测得血压值实时发送给医生，便于医生了解患者的血压变化情况，大大减少医生的工作量，提高医生的工作效率；在患者出现血压和心律不稳定时及时通知医生或患者家属，达到及时就医的目的...

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