基于飞思卡尔MCU的血压计源代码实现

一、硬件初始化代码（基于MC9S08DZ60）

// 系统时钟配置（4MHz晶振，PLL倍频至20MHz）
void SYS_Init(void) {
    FCDIV = 0x03;        // 分频系数=4 (20MHz/4=5MHz总线时钟)
    ICGC1 |= 0x80;       // 启用PLL
    while(!(ICGC1 & 0x08)); // 等待PLL锁定
}

// GPIO配置（气泵/阀门控制）
void GPIO_Init(void) {
    PTADD = 0x03;        // PTA0-PTA1设为输出
    PTAPUE = 0x00;       // 禁用内部上拉
    PTAD = 0x00;         // 初始状态关闭气泵和阀门
}

// ADC初始化（压力传感器接口）
void ADC_Init(void) {
    ATDCTL2 = 0x80;      // 启用ADC，8位分辨率
    ATDCTL3 = 0x00;      // 单通道单次转换
    ATDCTL4 = 0x0B;      // 时钟分频=16 (20MHz/16=1.25MHz)
}

// PWM初始化（气泵调速）
void PWM_Init(void) {
    PTAPUE |= 0x10;      // PTA4启用上拉（PWM输出）
    PTAPOL = 0x10;       // 高电平有效
    PTACTL = 0x20;       // PWM模式，占空比初始50%
}

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二、信号采集与处理

1. 压力信号采集（差分放大+低通滤波）

#define SAMPLE_RATE 200    // 200Hz采样率
#define SAMPLE_SIZE 500    // 采样点数

float pressure_buffer[SAMPLE_SIZE];
uint16_t raw_adc;

// ADC数据采集中断服务
interrupt 12 void ADC_ISR(void) {
    raw_adc = ATDDR0;      // 读取ADC结果
    pressure_buffer[sample_index++] = (raw_adc * 3.3/4096 - 0.2) * 250/4.5; // 转换为mmHg
    
    if(sample_index >= SAMPLE_SIZE) {
        sample_index = 0;
        Calculate_Blood_Pressure(); // 触发计算
    }
}

// 一阶低通滤波
float LowPassFilter(float new_val) {
    static float prev_val = 0;
    return 0.7 * prev_val + 0.3 * new_val;
}

2. 脉搏波检测算法

float Find_Peak(float *buffer, int size) {
    float max_amp = 0;
    int peak_idx = 0;
    for(int i=1; i<size-1; i++) {
        float diff = buffer[i] - buffer[i-1];
        if(diff > 0 && buffer[i] > buffer[i+1] && buffer[i] > max_amp) {
            max_amp = buffer[i];
            peak_idx = i;
        }
    }
    return max_amp;
}

// 计算收缩压/舒张压
void Calculate_Blood_Pressure(void) {
    float max_amp = Find_Peak(pressure_buffer, SAMPLE_SIZE);
    int max_idx = 0;
    
    // 寻找最大幅值位置
    for(int i=0; i<SAMPLE_SIZE; i++) {
        if(pressure_buffer[i] >= max_amp) {
            max_amp = pressure_buffer[i];
            max_idx = i;
        }
    }
    
    // 示波法定位
    int sys_idx = max_idx - (SAMPLE_SIZE * 0.15); // 收缩压位置
    int dia_idx = max_idx + (SAMPLE_SIZE * 0.35); // 舒张压位置
    
    sys_pressure = pressure_buffer[sys_idx] * 1.1;  // 校准系数
    dia_pressure = pressure_buffer[dia_idx] * 0.9;  // 校准系数
}

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三、气泵与阀门控制

1. PWM调速控制

void Set_Pump_Speed(uint8_t duty) {
    PTAD = (PTAD & 0xEF) | ((duty & 0x0F) << 4); // 设置PTA4占空比
}

// 充气阶段控制
void Inflate_Control(void) {
    while(Get_Pressure() < TARGET_PRESSURE - 20) {
        Set_Pump_Speed(15); // 75%占空比
        Delay_ms(10);
    }
    Set_Pump_Speed(5);    // 25%占空比
}

// 排气阶段控制
void Deflate_Control(void) {
    Open_Valve(30);       // 30%开度
    Delay_ms(2000);
    Close_Valve();
}

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四、用户界面与通信

1. OLED显示驱动

void OLED_Display(float sys, float dia) {
    char buffer[16];
    sprintf(buffer, "SYS:%.1fmmHg", sys);
    OLED_Clear();
    OLED_ShowString(0,0, buffer);
    sprintf(buffer, "DIA:%.1fmmHg", dia);
    OLED_ShowString(0,2, buffer);
}

// I2C通信（与蓝牙模块交互）
void Send_Data_to_App(float sys, float dia) {
    uint8_t data[6] = {0xAA, 0x55, 0x01, (uint8_t)(sys*10), (uint8_t)(dia*10), 0x0D};
    I2C_Write(0x50, data, 6); // 发送至蓝牙模块
}

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五、完整主程序框架

#include "derivative.h"    // 飞思卡尔头文件

// 全局变量
float sys_pressure = 0, dia_pressure = 0;

int main(void) {
    SYS_Init();          // 系统初始化
    GPIO_Init();         // GPIO配置
    ADC_Init();          // ADC初始化
    PWM_Init();          // PWM初始化
    OLED_Init();         // OLED初始化
    
    while(1) {
        if(Button_Pressed()) { // 按键触发测量
            Start_Measurement();
            while(Measuring);  // 等待测量完成
            OLED_Display(sys_pressure, dia_pressure);
            Send_Data_to_App(sys_pressure, dia_pressure);
        }
    }
}

// 测量流程控制
void Start_Measurement(void) {
    Inflate_Control();   // 充气到目标压力
    Start_ADC_Sampling(); // 启动ADC采样
    Deflate_Control();   // 缓慢放气
}

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六、关键调试技巧

1. 压力校准：

   // 使用标准压力源校准
   void Calibrate_Pressure(float std_pressure) {
       float raw = Get_ADC_Value();
       calibration_factor = std_pressure / raw;
   }
   

2. 抗干扰处理：

   // 数字滤波（移动平均）
   float MovingAverage(float new_val) {
       static float buffer[5] = {0};
       buffer[0] = buffer[1] = buffer[2] = buffer[3] = buffer[4] = new_val;
       float sum = 0;
       for(int i=0; i<5; i++) sum += buffer[i];
       return sum/5;
   }
   

3. 低功耗优化：

   // 进入低功耗模式
   void Enter_LowPower(void) {
       SIM_COPC = 0x00;   // 关闭看门狗
       SMC_PMPROT = 0x00; // 允许所有低功耗模式
       SMC_PMSTAT = 0x01; // 进入STOP模式
   }
   

参考代码 飞思卡尔血压计源代码 www.youwenfan.com/contentcnj/70223.html

七、硬件连接参考

MCU引脚	外设连接	功能说明
PTA0	PWM输出	气泵调速
PTA1	数字输出	电磁阀控制
PTB0	ADC输入	压力传感器信号
PTB1	数字输入	测量按键
PTB2	I2C SDA	OLED/蓝牙通信
PTB3	I2C SCL	OLED/蓝牙通信

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八、常见问题解决

现象	解决方案
压力波动大	增加硬件低通滤波电路
测量值漂移	定期执行软件校准
通信中断	检查I2C总线电平（需上拉电阻）
气泵噪音大	添加PWM死区时间（≥1μs）

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该方案基于飞思卡尔MCU的医疗级设计规范，完整工程文件（含硬件原理图、Bootloader、测试数据）可参考飞思卡尔官方医疗开发套件MED-BPM系列。