基于Wifi的智能腕式血压计的设计

刘 雅 陶曾杰 唐 培 瞿雨秋

(湖南信息学院电子信息学院，湖南 长沙 410151)

1 系统总体设计

该电子血压计主要由控制器、传感器、按键输入、显示输出、声光报警、语音模块、通信模块等构成。其中控制器为核心，一方面对采集到的血压信号通过Wifi或蓝牙进行数据的实时传送，另一方面对采集到的血压信号进行显示和通过语音模块进行播报，另与自先设定的阈值进行比较，若超过了则将进行声光报警。其系统总体框图如图1所示。

图1 系统总体框图

2 硬件设计

2.1 主控制器设计

主控制器选用STC15W4K32S4单片机，电源电压范围宽，可直接与PC机USB接口进行通信，无须转换芯片；具有大容量的程序存储器、数据存储器以及EEPROM，集成有A/D、PCA、比较器、专用PWM模块、SPI等高功能接口部件，简化单片机应用系统的外围电路，使单片机应用系统的设计更加简捷，系统性能更加高效、可靠[2]。其工作的最小系统电路图如图2所示。

图2 最小系统电路图

2.2 语音设计

语音选用XY-V17B，一款智能语音模块，支持MP3、WAV解码格式，最大支持32G TF卡存储，可通过USB数据线连接电脑更新TF卡存储音频文件。将预先录制好并存放于TF卡文件夹中的语音，单片机通过控制线IO进行录音及播放控制[3]。当单片机检测到按键被按下2次，提示语音如：亲爱的主人，您好！您的高血压为***，低血压为***，血压正常，永保健康(若不正常，请注意)。对于一些老年用户，语音的方式播报血压比通过显示屏观看更直观。XY-V17B语音模块接口电路如图3所示。

图3 XY-V17B语音模块接口电路

2.3 通信设计

2.3.1 Wifi通信设计

Wifi无线通信电路选用 ESP8266，具有非常低的功耗。其与控制器STC15W4K32S4之间通过串口通信完成，接口电路如图4所示。

图4 Wifi接口电路

2.3.2 蓝牙通信设计

当无Wifi时可以采用蓝牙模块传输数据，此设计中选用BLK-MD-HC-05，它是专为智能无线数据传输而打造，蓝牙的核心特点是：短距离、低成本、高速、使用方便、点对点。低功率，便于电池供电设备工作，可以同时管理数据和声音传输、低延时[4]。每台智能手机都有蓝牙，相比于WIFI、ZIGBEE、移动通信技术实现成本更低、更方便。蓝牙接口电路如图5所示。

图5 蓝牙接口电路

2.4 其他硬件设计

2.4.1 压力传感器设计

压力传感器选用US9116-006-N，所测得到的电压信号，要经过滤波放大模数转换等措施，传输到单片机里，由于所选的单片机内部具有模数转换功能，所以将放大后的信号直接输入到单片机里。

2.4.2 按键设计

按键采用自复式按钮，用户按下按钮后，松手立即复位。用户套好袖带，做好测试准备，按下按钮，系统初始化完，开始测量血压；若再按一次则播报血压值；测试完，取下袖带再按一次按钮，关掉电源。

2.4.3 显示设计

显示采用OLED屏，主要显示内容为时间、高血压及其值、低血压及其值、脉搏及其值。

2.4.4 报警设计

当测量的血压值超出设定的阈值时，将通过光线提示用户，设置了2个指示灯，一个针对高血压值的报警，另一个针对低血压值的报警。

3 软件设计

图6 系统主流程

软件设计主要包括系统初始化程序、按键检测程序、袖带充放气驱动程序和信号采集、信号处理、血压分析和OLED显示程序、通信程序、语音播放和报警程序等。主程序流程如图6所示。

4 App设计

通过WiFi和蓝牙无线传输的方式，将单片机测量的数据传送至手机APP或微信公众号上，进行显示分析，克服了传统血压计繁琐、无法及时地反馈数据的缺点[5]。能够为老人或者正在进行血压测量的用户在第一时间就能够得到较准确的数据(语音播报、屏幕、显示器)，同时备份一份数据发送到医院终端，并且基于大数据的分析功能，然后对病人进行预诊疗，快速使突发病人及时得到治疗。与此同时，根据这个大数据初步地给出：在血压值不正常的情况下，给予相对应的看法和见解及解决方案(饮食、药物、运动方案)。

5 结论

基于WiFi的智能腕式血压计是利用目前最为流行的示波电子血压计，以性价最优且低功耗的STC15W4K32S4为核心微处理器，通过Wifi传输数据至终端，使自己、亲人、医疗人员了解血压情况，同时又能在测得血压的情况给予一定处理措施，设计的血压计具有简洁、直观、物联化的特点。