心率指心脏每分钟搏动的次数,由于心脏与脉搏搏动一致,所以在测量血压的同时可以测得心率。心率的测定关键判断脉搏波的峰值,然后根据在一定时间内测定有多少个脉搏波,从而计算出心率。
2 SOPC系统的硬件设计
2.1 压力测量电路
2.1.1 压力传感器选型
本设计的压力传感器选择的是Motorola公司生产的MPXV5050GP压力传感器。其内部含有信号运放,具有信号调节功能,有良好的线性度,可以直接将动脉血液对血管壁的压力转换为0.2~4.7V的电信号,对应的血压值为0~375mmHg,与血压计的设计要求非常匹配。
2.1.2 驱动电路的设计
控制气泵和电磁阀工作的信号是由FPGA发出的,气泵需要的工作驱动电流为450mA,电磁阀为75mA,而FPGA的数字I/O输出电流不能满足要求。因此,为给气泵和电磁阀提供合适的驱动电流,采用达林顿管阵列ULN2803驱动电路来驱动气泵和电磁阀工作。ULN2803可输出500mA的电流,分别利用ULN2803的第一路、第二路来驱动电磁阀和气泵,第三路驱动一个LED用来指示脉搏波信号。
2.2 SOPC系统电路
该部分电路由FPGA芯片、存储器以及其他外围元件组成,是信号处理的核心部分。由SOPC Builder硬件开发环境构建包括CPU、存储器接口和I/O外设的嵌入式微处理器系统。完成系统设计后,可以用SOPC Builder来生成系统。
SOPC系统中添加了EPCS设备控制器核,这样做的目的是做到充分利用系统资源,将FPGA的配置数据以及Nios II的软件程序固化到EPCS芯片中,为Flash芯片节省出更多的空间来存储测量结果。这时Nios II处理器的复位地址要设置为EPCS控制器的基地址,当系统复位后固化到EPCS芯片中的程序将自动下载到SDRAM中运行。
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