solidic

  • 2022-05-10
  • 发表了日志: 基于高精度24位ADC的电子血压计方案

  • 发表了主题帖: 基于高精度24位ADC的电子血压计方案

    本帖最后由 solidic 于 2022-5-10 16:15 编辑 一、电子血压计的测量分析 电子血压计原理是采用示波法。血压通常是由收缩压力(最高压力)和舒张压力(最低血压)如120/80mmHg来表示. 血压计是由气泵、臂(腕)带及压力感应器等部件组成。测量部位是上臂或腕部的动脉压力。工作原理:由气泵将臂(腕)带加压至足以切断动脉血流,然后缓缓放气。当臂(腕)带的的压力与心脏收缩压力相等时,血液将通过臂(腕)带,此时便能听到血液流过的声响。当血液流通那一瞬间的压力值,称之为收缩压力(最高血压);继续放气,直至听不到血液流过的声响,这是因为血液可以在动脉血管中自由流过。当声音消失的那一瞬间的压力称之为舒张压力(最低血压)。将其最高血压值与最低血压值记录下来,用120/80mmHg方式表示。我司研发的SDI5229TS芯片内置3通道24位Sigma-Delta高精度低电压24位ADC、4COM*20SEG液晶驱动、30K 字节 Flash、768 字节RAM等外设,能够满足额血压计方案的数据采集、数据存储以及数据显示的要求。   二、电子血压计设计 1、系统的组成结构框图 图1      如图1所示,整个系统由电源、传感器、按键、MCU、LCD显示、电机和语音组成。 2、硬件设计及原理 2.1系统电源 图2 电源部分由4节5号电池供电,经过防反接电路,然后通过稳压稳输出3.3v给MCU供电,这样可以获得稳定的电压,为传感器信号采集创造条件。 2.2 MCU MCU采用芯易德科技的SDI5229TS芯片,该芯片内部集成高精度24位ADC,除用作血压计方案,该芯片也多用于电子秤、气压计、血压计、额温计等微弱信号测量及工业控制场景,其特点如下:  1、工作电压: 1.8V - 5.5V、(休眠功耗通常STOP2模式:< 4uA); 2、有30K 字节 Flash、768 字节RAM; 3、9.83MHz 内部RC震荡(可倍频至19.66MHz) 1T 指令周期; 4、3通道24位Sigma-Delta高精度低电压ADC; 5、液晶驱动:可配置80点(4*20) 的液晶驱动; 6、内置升压模块; 7、8通道8位低精度ADC; 8、IO口:35个通用IO、可配置IO驱动强度; 9、3个16 位定时/计数器; 10、13个中断源,3级优先级:可配置掉电中断; 11、通讯接口:1组UART、1组I2C接口; 12、看门狗集成:定时唤醒、计时功能; 13、2路16位脉宽调制(PWM)输出; 14、内置ISP功能(SDA、SCL两线烧录)。 2.3 LCD屏幕 图3 SDI5229TS内部自带LCD驱动器,使用时打开相应配置便可完成最大4com*20seg的液晶驱动无需额外增加液晶驱动模块,且驱动模式可选。 2.4按键 图4 SDI5229TS单片机IO众多,除开驱动液晶的IO口,剩下的IO口一些有特殊功能方便用户拓展,分别是串口、8位AD、PWM、中断IO足以满足多数情况下的拓展应用。 2.5语音 图5 如图5采用单线控制语音ic,进行语音播报。 2.6传感器 图6 SDI5229TS 带有3通道24位Sigma-Delta高精度低电压ADC,如图6所示,通过VCOM给压力传感器供电,信号采用1通道24位ADC,当压力发生变化时,传感器把压力信号传递给ADC转换成数字信号,然后MCU进行计算处理得出人体的血压值。   三、整体硬件设计原理图 图7 整体硬件设计原理图如图7所示   四、软件流程图 图8 程序流程图如图8所示、上电后初始化单片机IO口、定时器、中断,并读取校准数据,初始化完成之后进入大循环。循环第一步喂狗和增加休眠计数器,随后检测是否有按键按下,如果有按键按下则判断按键类型,来进行按键处理,主要包括测血压计、模式切换、记忆查询、等,如果没有按键按下则判断休眠计数器是否达到了门限,未达到则返回喂狗处理和增加休眠计数器。达到了则关闭耗电外设并准备进入休眠模式。休眠后可以通过按键按下产生的中断来唤醒单片机回到大循环。   五、总结 SDI5229TS芯片在24位ADC的支持下可以以较高精度来对信号进行采集,用在血压计方案上可实现温度分辨力1mmHg。芯片自带30k flash,可以满足100组数据循环存储,同时芯片内部集成LCD驱动模块来解决测量显示问题,芯片还可在宽电压范围下工作典型值为1.8v~5.5v,其休眠时电流也可以做到4uA左右,芯片运行稳定,抗干扰能力强,可靠性高,所用外部电路简单,成本较低,具有很好的应用前景。

  • 2022-03-28
  • 发表了日志: 基于24位高精度ADC的胎压计方案

  • 发表了主题帖: 基于24位高精度ADC的胎压计方案

    一、胎压计的开发背景 气压是轮胎的命门,过高和过低都会缩短它的使用寿命。气压过低,会使轮胎接地面积增大加速胎肩磨损。气压过高,会使轮胎帘线受到过度的伸张变形,胎体弹性下降,使汽车在行驶中受到的负荷增大,如遇冲击会产生内裂和爆破,同时气压过高还会加速胎冠磨损,并使耐轧性能下降。一个精准的胎压计,能时刻准确的监测胎压,更大限度的保证驾驶安全,在上高速之前最好检测下。   二、技术参数 1.测量范围:(1-18)Bar 2.显示方式:4位数字动态显示 3.供电电源:3V(1.5V AAA电池2节) 4.工作环境温度:(-20-50)℃ 5.工作环境湿度:<=80%RH 6.接口:304不锈钢M14*1.5(外螺纹),特殊材料及螺纹按要求定制   三、液晶显示界面 1.电池电量状态 2.压力值 3.压力单位   四、硬件原理图 硬件设计方案采用SDI5229作为主控,选用该芯片原因有以下特点: 1.芯片提供LDO输出,通过内部LDO输出电压给传感器供电,从而在低功耗模式的情况下,减少功耗的产生。提供LCD液晶驱动外设单元,不需要外接液晶驱动芯片就能控制液晶显示器。 2.在设计硬件电路的时候,测量胎压的传感器与测量温度的传感器均采用24位高精度差分ADC。测量精度远比单端方式高。 3.在采集气压时,在传感器上接有RC共模抑制和差模抑制,达到滤波效果,使ADC的读数更加稳定。在硬件电路上传感器的电源端接有一颗二极管,温度的变化使二极管PN结压降的不同。实现温度自补偿效果。   五、软件流程图   六、特点 1.主控优势 在进口芯片持续大范围缺货的情况下,本方案采用一款国产的SOC芯片——SDI5229TS作为主控制器MCU,该主控片内集成24位高精度ADC,在传感器测量方面有足够高的优势。当进入休眠模式时,该MCU主控仅1uA的电流。同时,该MCU内部集成液晶驱动模块,驱动液晶不再需要外围液晶驱动芯片。 2.性能优势 在测量胎压方面速度足够快,测量精度在1kpa的气压,测量范围1-700kpa,内有NTC实时获取外界环境温度,并对差分传感器进行温度补偿,使测量误差大大缩小,经过无数次测试,测量误差远远优于市面上其他厂商的误差率。 3.低功耗 程序采用10s内若无胎压变化,将关闭LED背光以达到节能,当气压低于5kpa时,20s后自动进入休眠模式,当进入休眠模式时电流仅有1到2个uA,大大延长了电池的使用时间。 4.液晶显示 实时显示当前气压以及电池电量,在气压显示时有四种单位可选,通过按键选择需要的单位模式显示。关机后,下次开机自动定位到上一次的单位模式。相比传统机械指针显示更加准确清晰明了。 5.串口校准 通过较为简洁可靠的方式对胎压进行标定,在标定时同时也采取了验证方式,验证标定的数据可靠性,防止串口发送错误信息。串口标定同时也支持四种单位的标定。 6.成本低 由于采用国产且高度集成的MCU,所以成本可以降到最低,不需要一些外围器件,MCU内部集成了液晶驱动,24位ADC,8位ADC,低频唤醒等硬件外设,现做的胎压计样品板子上仅有电阻电容MCU以及传感器。   七、使用说明 开关机说明: 电池安装后自动开机,或按下“ON”按键也能开机。在开机状态下按下“ON按键即可关机”。 注:即使在关机状态下,只要有气压也能进行低频唤醒开机测得气压,在开机状态下即使没有按下“ON”按键关机,只要气压小于5Kpa,定时20s也能自动进入关机。 单位切换说明: 按下“UNITS”按键即可切换单位,共四种单位显示,分别是Kpa、Bar、PSI、Kgf/cm2。 胎压计样品如下图一、图二所示。 图一为轮胎的气嘴连接口,当接入轮胎后,气压会进入胎压测量计。 图二为胎压计主体部分。                          图一 轮胎连接口                                 图二 胎压计样品图   八、总结 本胎压计方案测量精度高,可靠性好,操作简单,量程大,功耗低,成本低廉等特点。其实,充气泵方案的原理也是类似的,本胎压计方案同样对充气泵方案也有很大的参考价值。

最近访客

< 1/1 >

统计信息

已有4人来访过

  • 芯积分:45
  • 好友:--
  • 主题:4
  • 回复:1
  • 课时:--
  • 资源:2

留言

你需要登录后才可以留言 登录 | 注册


现在还没有留言