一种基于cpld的脉搏测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种脉搏测试仪，具体是一种采用单片机和CPLD控制器作为主控芯片实现信号测量的脉搏测试仪，属于测控技术领域。
【背景技术】
[0002]脉搏测量在医学上具有非常重要的地位。现有技术中采用智能仪器对脉搏进行检测比较流行的思路是:基于力敏原理进行脉搏检测。具体的，把脉搏传感器用绑带固定在被测人的手腕外侧，随着每舒张收缩一次，动脉系统发生压力和血流量的改变，即产生一个脉搏波，在这个过程中脉搏传感器可以很好的采集到人体脉搏信号的搏动过程并转化为同步的电压信号输出，之后进一步进行处理与显示。
[0003]现有技术中广泛采用的基于力敏原理进行脉搏检测的脉搏检测仪由于血管会受到压力导致血流均匀性受到影响，这就导致了测量精度的降低。
[0004]现有技术还存在基于光电检测原理进行脉搏测量的技术，其通常采用的技术手段是:利用红光发光二极管和光电三极管构成一个检测用光电传感器，使用时将被测人体的手指放在红光发光二极管和光电三极管之间，血管中血液饱和度的变化会引起光的传递强度变化，使得光电三极管输出与心跳节拍相对应的脉冲信号，然后利用单片机等智能芯片对该脉冲信号进行计数，最终测算出人体脉搏参数，虽然单片机在逻辑运算、智能控制方面，具有较好的特性，因此系统软硬件设计都较简单，调试容易，但是由于单片机工作可靠性低，某些情况下瞬间的复位也会造成严重后果，因此系统测量稳定性不高，测量精度受限。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是:怎样提供一种检测过程中不会对血管产生压力，并且系统工作稳定性强，测量精度高的脉搏测试仪。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。
[0007]一种基于CPLD的脉搏测试仪，其特征在于:它主要由光电传感模块和信号测量模块组成；
[0008]所述光电传感模块包括发光二极管、光电三极管和运算放大器OPl ;所述发光二极管的阳极与电源正极VDD相连接，发光二极管的阴极通过第一电阻Rl与地相连接；所述光电三极管的集电极与电源正极VDD相连接，光电三极管的发射极通过第二电阻R2与地相连接，光电三极管的发射极还通过第一电容Cl与地相连接，光电三极管的发射极与所述运算发大器OPl的正输入端相连接；所述运算放大器OPl的负输入端通过第三电阻R3与电源正极相连接，运算放大器OPl的负输入端通过第四电阻R4与地相连接；所述运算放大器的输出端为光电传感模块的信号输出端；
[0009]所述信号测量模块主要由单片机和CPLD控制器构成；所述单片机通过SPI串行通信接口与CPLD控制器实现电连接，连接线记为:从设备数据输入线SDI，从设备数据输出线SDO,时钟信号线SCLK，从设备使能信号线CS ；
[0010]所述CPLD控制器包括可控计数器单元和并串转换单元，所述可控计数器单元具有计数使能端，计数时钟端和计数输出端；所述可控计数器单元的计数使能端与所述从设备数据输入线SDI相连接；所述可控计数器单元的计数时钟端为信号测量模块的被测信号输入端；所述可控计数器单元的计数输出端与并串转换单元的输入端相连接，并串转换单元的输出端与从设备数据输出线SDO相连接；所述光电传感模块的信号输出端与信号测量模块的被测信号输入端相连接；
[0011]所述单片机与LCD显示器相连接；单片机与独立按键模块相连接；
[0012]单片机采用MSP430G2553芯片。
[0013]进一步的，所述CPLD控制器为EPM7032S芯片。
[0014]相比现有技术，本实用新型具有如下优点:
[0015]本实用新型采用单片机和CPLD控制器双核心进行信号测量模块设计，从而完成对光电三极管输出的与心跳节拍相对应的脉冲信号的测量，单片机和CPLD控制器之间采用SPI串行通信接口进行电连接，实现了单片机和CPLD之间的通信，单片机作为主设备可以通过从设备数据输入线SDI向可控计数器单元的计数使能端发送闸门时间信号，而内部计数测量则由CPLD利用其丰富的内部数字逻辑资源实现，由于是纯数字电路硬件实现，工作状况稳定，CPLD内部计数单元的计数输出则经内部并串转换单元转换为串行信号后通过从设备数据输出线SDO传输至单片机，单片机将该数据进行必要数据转换后由于测量结果显示，这就又充分利用了单片机在逻辑运算、智能控制方面的优势；与现有技术中采用单一的单片机作为核心进行测量，由于单片机系统本身特性决定了系统工作稳定性相对纯硬件电路差的状况相比，本实用新型具有系统工作稳定性强，测量精度高的优点。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的电路结构图；
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0018]如图1所示，一种基于CPLD的脉搏测试仪，主要由光电传感模块和信号测量模块组成。
[0019](—)光电传感模块，光电传感模块由两部分组成:(1)发光二极管和光电三极管构成一个检测用光电传感器；具体的整体电连接关系如下:发光二极管的阳极与电源正极VDD相连接，发光二极管的阴极通过第一电阻Rl与地相连接；光电三极管的集电极与电源正极VDD相连接，光电三极管的发射极通过第二电阻R2与地相连接，光电三极管的发射极还通过第一电容Cl与地相连接(作为滤波电容使用)，光电三极管的发射极与运算发大器OPl的正输入端相连接，其中，第一电阻Rl决定了发光二极管的发光强度，第一电阻Rl的阻值为100 Ω，发光二极管选用红光发光二极管。
[0020](2)运算发大器OPl为核心芯片构成的比较器模块。具体的整体电连接关系如下:运算放大器OPl的负输入端通过第三电阻R3与电源正极相连接，运算放大器OPl的负输入端通过第四电阻R4与地相连接。显然，运算放大器OPl的负输入端即是比较器模块的参考电位输入端(第三电阻R3和第四电阻R4之间的比值就决定了比较器模块的比较参考电位大小)，而运算发大器OPl的正输入端则是比较器模块的信号输入端。
[0021]( 二)信号测量模块主要由单片机和CPLD控制器构成。
[0022]具体的整体电连接关系如下:
[0023]单片机通过SPI串行通信接口与CPLD控制器实现电连接。实现上述通信连接的基础是:单片机作为一种智能控制芯片可以模拟SPI控制时序，今而实现单片机SPI总线向CPLD控制器发送数据和命令来控制CPLD内部数字逻辑单元，具体电路连接关系是:单片机的第一输入输出口与CPLD控制器的第一输入输出口相连接，连接线记为从设备数据输入线SDI ;单片机的第二输入输出口与CPLD控制器的第二输入输出口相连接，连接线记为从设备数据输出线SDO ;单片机的第四输入输出口与CPLD控制器的第四输入输出口相连接，连接线记为时钟信号线SCLK ;单片机的第四输入输出口与CPLD控制器的第四输入输出口相连接，连接线记为从设备使能信号线CS。总之单片机的四个输入输出口与CPLD控制器的四个输入输出口分别对应相连接，由单片机产生SPI工作时序实现单片机与CPLD控制器之间的SPI通信接口，从而完成两者之间数据的传输。具体的单片机可选用MCS51系列，CPLD控制器可采用EPM7032S型CPLD控制器实现。
[0024]而CPLD控制器内部数字逻辑电路的电路连接关系是:CPLD控制器包括可控计数器单元和并串转换单元，可控计数器单元具有计数使能端，计数时钟端和计数输出端；可控计数器单元的计数使能端与所述从设备数据输入线SDI相连接，可控计数器单元的计数时钟端为被测信号输入端，可控计数器单元的计数输出端与并串转换单元的输入端相连接，并串转换单元的输出端与从设备数据输出线SDO相连接。具体的可控计数单元可以利用原理图设计方式调用计数器模块实现。而并串转换单元具体的可以调用8个带有置位端的寄存