无创血压计动态校验仪的制作方法

本发明涉及医学计量技术领域。具体地说是无创血压计动态校验仪。

背景技术：

血压测量仪主要指半/全自动电子血压计、血压监护仪(盒)、多参数监护仪(含无创血压检测系统)等袖带式血压测量设备。目前国内没有血压测量仪检定装置和量值传递体系。本发明研究有以下几方面重要意义。

①科研任务的需要：航天员选拔、航天员训练、航天员日常检查、航天飞行等载人航天任务过程中，血压是确保航天员身体健康和判断航天员生理指标的重要技术指标之一，很多时候都使用血压测量仪对航天员进行医监医保。

②医疗救护的需要：血压是保证生命活动的基本要素之一，也是人体的一个重要生命体征。血压是人体非常重要的病理、生理指标，因此血压测量仪也成为全世界各种规模的医疗机构使用最频繁的医疗仪器之一，它是普遍用于临床检查、诊断、急救(包括战地急救)、重症病人和手术后监护。血压测量仪的性能和诊断数据准确与否对病人生命起重要作用，反之会成为病人的杀手。目前大多数医疗机构使用的血压测量仪一直没有列入强检，致使许多医院普遍没有对其计量检定和引起重视，多数在用的血压测量仪没有进行量值传递，还有皮管漏气，气泵充放气不均匀等现象，存在许多故障和隐患，严重影响了医疗救治。

③军队医学计量发展的需要

军队医学计量走在地方医学计量工作的前面，通过前期调研分析，血压测量仪的量值传递工作成为迫切需要解决的生物力学计量参数，通过课题组与解放军生物力学总站和军队医学计量监督管理办公室联系沟通，开展此课题研究并应用于血压测量的量值传递符合军队医学计量发展方向。

目前，全球70多个厂家生产血压测量仪，型号达500余种，血测量仪数量大、应用面广、地位重要、风险值高，国内进口各种血压测量仪总量约10万台，一般省级和军队中心级以上医院总量可达百台以上。军队有150家军队医院计量站和更多地方医院计量机构需要急需研制配套齐全的检定装置，编写检定规程，开展量值传递。因此，开展本课题研究，可以解决航天员血压测量仪器的量值传递问题，可以作为全军和全国检定血压测量仪器的计量标准装置推广应用的基础。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可解决血压测量量值传递的无创血压计动态校验仪。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

无创血压计动态校验仪，包括电源管理模块、cpu控制系统、输入输出模块和血压脉搏模拟模块；所述cpu控制系统的输入输出端与所述输入输出模块的输入输出端通信连接；所述电源管理模块向所述cpu控制系统、所述输入输出模块和所述血压脉搏模拟模块供电。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

因此，本发明的无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统，可以提供静态压力输出和测量、自动泄露测试、动态血压模拟功能、自动测试模拟的功能，可以解决航天员血压测量仪器的量值传递问题，可以作为全军和全国检定血压测量仪器的计量标准装置推广应用的基础。

本发明中的电源管理模块通过合理配置+24v降压到+22v降压电路、+5v_d降压到+3.3v_d降压电路以及+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路，为无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统提供了不同需求的准确的电源支持，防止元器件的烧毁损坏，协调了cpu控制系统与输入输出模块和血压脉搏模拟模块之间的供电需求，为无创血压计动态校验仪提供全方位的供电解决方案，从而实现无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统多种功能。

本发明中的cpu控制系统通过接收输入输出模块的指令，然后核心芯片fpga接收指令，并控制相应的电路驱动步进电机、光电开关、放气阀、充气气泵和压力传感器的工作，完成无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统血压脉搏波的模拟，从而实现静态压力输出和测量、自动泄露测试、动态血压模拟功能、自动测试模拟的功能。

本发明中的血压脉搏模拟模块通过压力传感器感应测试管路中压力，并通过第一放气阀、第二放气阀、第三放气阀和充气泵精准调节管路中的压力，模拟血压值和实现泄露测试；巧妙的设计步进电机驱动活塞杆，使活塞在活塞行走段内，模拟脉搏波，并通过分别在活塞行走段的始端和终端安装始端光电开关和终端光电开关来检验活塞是否复位或达到最大行程，从而防止校验仪的损坏。

本发明无创血压计动态校验仪主要技术指标如下：

1、模拟技术：示波法。

2、动态血压模拟值：可测量范围：收缩压：(20～250)mmhg；舒张压：(5～200)mmhg。重复性：±0.5mmhg；具有7组可预置的收缩压/舒张压。

3、压力测量：压力测量范围：0～400mmhg；测量精度：±0.5mmhg。

4、脉冲波形：脉冲幅值：2.0mmhg；上升时间：80ms；心率范围：(1～200)bpm；步长：1bpm；心率精度：±1％。

5、系统泄漏测试：开始压力：200mmhg；最大压力：400mmhg；运行时间：60s；可测量泄漏范围：(0.25～400)mmhg；测量结果：显示当前压力值、起始压力、结束压力、运行时间、泄漏率。

6、压力释放测试：测量范围：0～400mmhg；测量结果：显示峰值。

附图说明

图1无创血压计动态校验仪的结构示意图；

图2a本发明无创血压计动态校验仪的系统框图；图2b本发明无创血压计动态校验仪的cpu控制系统框原理图；

图3电压管理模块的+5v_d降压到+3.3v_d降压电路图；

图4电压管理模块的+3.3v_d降压到+1.5v_d电路图；

图5电压管理模块的+24v降压到+22v降压电路图；

图6电压管理模块的j5v接口电路图；

图7电压管理模块的j24v接口电路图；

图8电压管理模块的j22v接口电路图；

图9放气阀/充气气泵驱动电路电路图；

图10步进电机驱动电路图；

图11步进电机驱动器电路图；

图12步进电机驱动器接口jm1电路图；

图13步进电机驱动器接口jm2电路图；

图14fpga芯片ep1c3t100c8的bank1电路图；

图15fpga芯片ep1c3t100c8的bank2电路图；

图16fpga芯片ep1c3t100c8的bank3电路图；

图17fpga芯片ep1c3t100c8的bank4电路图；

图18fpga芯片ep1c3t100c8的u1fpga_e电路图；

图19fpga芯片ep1c3t100c8的电源连接电路图；

图20fpga芯片ep1c3t100c8的接地电路图；

图21传感器信号采集电路的+a5v的转换电路图；

图22传感器信号采集电路的+d2.5v转换电路图；

图23传感器信号采集电路的+a2.5v转换电路图；

图24传感器信号采集电路的基准电压输出电路图；

图25传感器信号采集电路的双运放放大电路图；

图26传感器信号采集电路的滤波电路图；

图27传感器信号采集电路adc转换电路图；

图28传感器信号采集电路的传感器接口j1_sensor；

图29传感器信号采集电路的有源晶振接口j3_40mhz；

图30传感器信号采集电路的传感器电路板接口j2电路图；

图31传感器信号采集电路的传感器电路板电路图；

图32输入输出模块控制电路的dsp芯片电路图；

图33输入输出模块控制电路的无源晶振电路图；

图34输入输出模块控制电路的调试电路的电路图；

图35输入输出模块控制电路的接口jc2_arm与接口jc_pc的电路图；

图36输入输出模块控制电路的串口电路图；

图37数据输出及存储电路中usb接口电路图和存储电路图；

图38cpu控制系统的光电开关驱动电路图；

图39cpu控制系统的编程调试接口电路1的电路图；

图40cpu控制系统的编程调试接口电路2的电路图；

图41cpu控制系统的提供24mhz时钟频率电路图；

图42cpu控制系统的供电电路vcca_pll1的电路图；

图43cpu控制系统的状态指示电路图；

图44血压脉搏模拟系统的结构原理示意图；

图45电源管理模块示意图；

图46电源管理模块供电原理图；

图47cpu控制系统示意图；

图48传感器信号采集电路示意图。

图中附图标记表示为：1-操作键盘和lcd显示窗口；2-电源接口；3-串口；4-外部测试接口；5-电源开关；61-第一放气阀；62-第二放气阀；63-第三放气阀；71-血压脉搏模拟段；72-活塞行走段；8-充气气泵；9-步进电机；10-活塞；11-活塞杆；12-压力传感器；13-始端光电开关发射端；14-始端光电开关接收端；15-终端光电开关发射端；16-终端光电开关接收端。

具体实施方式

如系统总体原理框图2a所示，无创血压计动态校验仪包括电源管理模块、cpu控制系统、输入输出模块和血压脉搏模拟模块；所述cpu控制系统的输入输出端与所述输入输出模块的输入输出端通信连接；所述电源管理模块向所述cpu控制系统、所述输入输出模块和所述血压脉搏模拟模块供电。

如血压脉搏模拟模块原理框图44所示，所述血压脉搏模拟模块包括放气阀、测试管路、充气气泵8、步进电机9、活塞10、活塞杆11和压力传感器12，所述测试管路包括血压脉搏模拟段71和活塞行走段72，所述放气阀的进气端与所述血压脉搏模拟段71流体导通，所述充气气泵8的出气端与所述血压脉搏模拟段71的进气端流体导通，所述活塞10位于所述活塞行走段72内，所述活塞杆11的一端与所述活塞10固定连接，所述活塞杆11的另一端与所述步进电机9的动力输出端驱动连接，所述压力传感器12用于测试所述血压脉搏模拟段71内的气体压力并将测试结果反馈给所述cpu控制系统。所述活塞行走段72起始端安装有用于检测所述活塞10是否复位的始端光电开关，始端光电开关将检测结果反馈给所述cpu控制系统，每次测试开始时所述cpu控制系统首先根据反馈结果判断所述活塞10是否复位，若判断所述活塞10没有复位则所述cpu控制系统向所述步进电机9发出活塞复位的控制信号，所述步进电机9通过所述活塞杆11驱动所述活塞10回到所述活塞行走段72起始端以完成复位；所述活塞行走段72终端安装有用于判断所述活塞10是否到达最大行程位置的终端光电开关，终端光电开关将检测结果反馈给所述cpu控制系统，所述cpu控制系统根据检测结果判断所述活塞10是否达到最大行程，若所述活塞10达到最大行程则向所述步进电机9发出活塞停止前进或后退的控制信号，所述步进电机9停止驱动所述活塞10继续前进或者驱动所述活塞10后退复位；所述始端光电开关由始端光电开关发射端13和用于接收所述始端光电开关发射端13发射光的始端光电开关接收端14组成，所述终端光电开关均由终端光电开关发射端15和用于接收所述终端光电开关发射端15发射光的终端光电开关接收端16组成。

电源管理模块原理框图如图45和图46所示，电源管理模块包括220v交流电源、24v开关电源、5v开关电源、+24v降压到+22v降压电路、+5v_d降压到+3.3v_d降压电路以及+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路。

220v交流电源的电流输出端分别与24v开关电源的电流输入端和5v开关电源的电流输入端电连接，24v开关电源的电流输出端与+24v降压到+22v降压电路的电流输入端电连接，+24v降压到+22v降压电路的电流输出端分别向第一放气阀61的电流输入端、第二放气阀62的电流输入端、第三放气阀63的电流输入端、充气气泵8的电流输入端和步进电机9的电流输入端供电。

5v开关电源的电流输出端分别向始端光电开关(光电限位开关一)的电流输入端、终端光电开关(光电限位开关二)的电流输入端、压力传感器12的电流输入端、步进电机驱动器的电流输入端、cpu控制系统的存储芯片24lc64的5v电流输入端电、cpu控制系统的usb接口芯片ft245bm的5v电流输入端、以及+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输入端供电。

+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端分别向cpu控制系统的usb接口芯片ft245bm的3.3v电流输入端、cpu控制系统的arm电路3.3v的电流输入端、cpu控制系统的芯片dsp的3.3v电流输入端、cpu控制系统的核心芯片fpga的3.3v电流输入端、以及+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输入端供电，+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输出端与cpu控制系统的核心芯片fpga的1.5v电流输入端电连接。

如图3所示，5v开关电源的电流输出端与+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的降压芯片lm1117_3.3的输入端管腿3电连接，+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的降压芯片lm1117_3.3的电流输出端管腿2输出+3.3v_d电压；

如图4所示，+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端与+3.3v_d降压到+1.5v_d电路的降压电路芯片lm1117_1.5的输入端管腿3电连接，+3.3v_d降压到+1.5v_d电路的降压电路芯片lm1117_1.5的电流输出端管腿2输出+1.5v电压；

如图5所示，24v开关电源的电流输出端与+24v降压到+22v降压电路的降压电路芯片tps54160输入端管腿2电连接，降压电路芯片tps54160的输出端管腿10与lp5滤波电感的输入端电连接，lp5滤波电感的输出端为+22v电压；

如图6所示，5v开关电源通过j5v接口的管腿1向+5v_d降压到+3.3v_d降压电路、始端光电开关、终端光电开关供电、压力传感器12，步进电机驱动器、24lc64、ft245提供5v电压；如图7所示，24v开关电源通过j24v接口的管腿1向+24v降压到+22v降压电路提供+24v电压，如图8所示，+24v降压到+22v降压电路通过j22v接口的管腿3或管腿4向第一放气阀61、第二放气阀62、第三放气阀63、充气气泵8和步进电机9的提供+22v电压。

输入输出模块包括操作键盘和lcd显示窗口1。

如cpu控制系统原理框图2b所示，cpu控制系统包括fpga、步进电机驱动电路、放气阀/充气气泵驱动电路、步进电机驱动器、传感器信号采集电路、光电开关驱动电路、输入输出模块控制电路、以及数据输出及存储电路。fpga的输入输出端与放气阀/充气气泵驱动电路输入输出端、传感器信号采集电路的输入输出端、光电开关驱动电路的输入输出端、输入输出模块控制电路的输入输出端、数据输出及存储电路的输入输出端通信连接；24v开关电源的电流输出端与+24v降压到+22v降压电路的电流输入端电连接，+24v降压到+22v降压电路的电流输出端与步进电机驱动电路的电流输入端和放气阀/充气气泵驱动电路的电流输入端电连接，从而为步进电机9、第一放气阀61、第二放气阀62、第三放气阀63和充气气泵8提供+22v电压；5v开关电源的电流输出端与+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输入端、光电开关驱动电路的输入端、步进电机驱动器的电流输入端、传感器信号采集电路的电流输入端和数据输出及存储电路的电路输入端电连接；为始端光电开关、终端光电开关、步进电机驱动器和压力传感器12提供+5v_d电压；+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端与+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输入端、fpga的电流输入端、输入输出模块控制电路的电流输入端、数据输出及存储电路的数据输出电路的电流输入端电连接；+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输出端与fpga的电流输入端电连接，为fpga提供+1.5v_d的电压。

放气阀/充气气泵驱动电路，如图8和图9所示，电源管理模块的+24v降压到+22v降压电路的电流输出端分别与放气阀/充气气泵芯片tas5102的输入端管腿31、管腿26、管腿23和管腿18电连接，分别为相互独立的第一放气阀61、第二放气阀62、第三放气阀62和充气气泵8提供+22v电压。

如图9所示，放气阀/充气气泵芯片tas5102的输出端管腿30与第一放气阀61的输入端接口jemv1电连接和通信连接，在接口jemv1与放气阀/充气气泵芯片tas5102的管腿30之间并联有二极管指示灯dv1，用于指示第一放气阀61工作状态；放气阀/充气气泵芯片tas5102的输出端管腿27与第二放气阀62的输入端接口jemv2电连接和通信连接，在接口jemv2与放气阀/充气气泵芯片tas5102的管腿27之间并联有二极管指示灯dv2，用于指示第二放气阀62工作状态；放气阀/充气气泵芯片tas5102的输出端管腿22与第三放气阀63的输入端接口jemv3电连接和通信连接，在接口jemv2与放气阀/充气气泵芯片tas5102的管腿22之间并联有二极管指示灯dv3，用于指示第三放气阀63工作状态；放气阀/充气气泵芯片tas5102的输出端管腿19与充气气泵8的输入端接口jemv4电连接和通信连接，在接口jemv4与放气阀/充气气泵芯片tas5102的管腿19之间并联有二极管指示灯dv1；

如图9和图17所示，放气阀/充气气泵芯片tas5102输入输出端管腿7、管腿8、管腿9、管腿10和管腿11分别与fpga芯片ep1c3t100c8输入输出端管腿48、管腿37、管腿36、管腿35和管腿34通信连接。fpga通过放气阀/充气气泵芯片tas5102控制第一放气阀61、第二放气阀62、第三放气阀62和充气气泵8放气和充气，从而实现血压的模拟。

步进电机驱动电路如图10所示，电源管理模块的+24v降压到+22v降压电路的电流输出端分别与步进电机芯片tas5102的输入端管腿31、管腿26、管腿23和管腿18电连接，为步进电机9提供+22v电压；步进电机芯片tas5102的输出端管腿30、管腿27、管腿22和管腿19与步进电机9的输入端接口jmotor电连接和通信连接；如图16和图17所示，步进电机芯片tas5102的输入输出端管腿7、管腿8、管腿9、管腿10和管腿11分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿53、管腿41、管腿40、管腿39和管腿38电连接和通信连接；fpga通过步进电机芯片tas5102控制步进电机9正转和反转，从而实现脉搏模拟。

光电开关驱动电路，如图38所示，5v开关电源的电流输出端与光电开关芯片74lvc4245的输入端管腿1和管腿2电连接；5v开关电源的电流输出端分别与始端光电开关接口jsw1的输入端管腿1和管腿4电连接、5v开关电源的电流输出端分别与终端光电开关接口jsw2的输入端管腿1和管腿4电连接，为始端光电开关和终端光电开关所述提供+5v_d电压。

如图38所示，光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿3与始端光电开关接口jsw1的输入输出端管腿2(始端光电开关发射端13)通信连接，光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿4与始端光电开关接口jsw1的输入输出端的管腿5(始端光电开关接收端14)通信连接；光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿5与终端光电开关的输入输出端接口jsw2的管腿2(终端光电开关发射端15)通信连接，光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿6与终端光电开关接口jsw2输入输出端管腿5(终端光电开关接收端16)通信连接；

如图38和图17所示，光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿21与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿26通信连接，在光电开关芯片74lvc4245的管腿21与fpga芯片ep1c3t100c8的管腿26之间的电路中并联有二极管指示灯dsw1；光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿20与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿27通信连接，在光电开关芯片74lvc4245的管腿20与fpga芯片ep1c3t100c8的管腿27之间的电路中并联有二极管指示灯dsw2；光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿19与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿28通信连接，在光电开关芯片74lvc4245的管腿19与fpga芯片ep1c3t100c8的管腿28之间的电路中并联有二极管指示灯dsw3；光电开关芯片74lvc4245的输入输出端管腿18与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出管腿29通信连接，在光电开关芯片74lvc4245的管腿18与fpga芯片ep1c3t100c8的管腿29之间的电路中并联有二极管指示灯dsw4；fpga通过光电开关芯片74lvc4245传达接收始端光电开关的始端光电开关发射端13和始端光电开关接收端14和终端光电开关的终端光电开关发射端15和终端光电开关接收端16的信号，从而判断活塞10的复位状况。

步进电机驱动器电路中，如图11所示，5v开关电源的电流输出端与步进电机驱动器芯片am26lv31的输入端管腿4电连接，为芯片am26lv31提供+5v电压；5v开关电源的电流输出端与步进电机驱动器接口jm1的输入端管腿1电连接，5v开关电源的电流输出端与步进电机驱动器接口jm2的输入端管腿1电连接，为步进电机驱动器提供+5v电压。

步进电机驱动器芯片am26lv31的输出端管腿2、管腿3、管腿5和管腿6分别与步进电机驱动器接口jm1的输入端管腿3、管腿5、管腿4和管腿6通信连接；进电机驱动器芯片am26lv31的输出端管腿14、管腿13、管腿11和管腿10分别与步进电机驱动器接口jm2的输入端管腿3、管腿5、管腿4和管腿6通信连接；如图11、图16和图17所示，步进电机驱动器芯片am26lv31的输入输出端管腿1、管腿7、管腿9和管腿15分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿49、管腿50、管腿51和管腿52通信连接；fpga通过步进电机驱动器芯片am26lv31控制步进电机驱动器增强步进电机9的带载能力。

传感器信号采集电路如图48所示，包括电压转换电路、滤波电路、双运放放大电路、adc转换电路、有源晶振电路和基准电压输出电路；

电压转换电路包括+a5v转换电路、+d2.5v转换电路和+a2.5v转换电路；如图21-23所示：5v开关电源的电流输出端与+a5v转换电路芯片lt1762的输入端管腿8电连接，+a5v转换电路芯片lt1762的输出端管腿1与adc转换电路芯片ad77625的输入端管腿7、管腿21、管腿25和管腿28电连接，为adc转换电路芯片ad77625提供+a5v的电压；

5v开关电源的电流输出端与+d2.5v转换电路芯片lt1762的输入端管腿8电连接，+d2.5v转换电路芯片lt1762的输出端管腿1与adc转换电路芯片ad7765的输入端管腿17电相连，为芯片ad7765提供+d2.5v的电压；

5v开关电源的电流输出端与+a2.5v转换电路芯片lt1762的输入端管腿8电连接，+a2.5v转换电路芯片lt1762的输出端管腿8与adc转换电路芯片ad7765的输入端管腿24电相连，为芯片ad7765提供+a2.5v的电源；

如图29所示，+a5v转换电路芯片lt1762的输出端管腿1还与有源晶振电路的接口j3_40mhz的输入端管腿4电连接，为外接的有源晶振提供+a5v电压；有源晶振电路的接口j3_40mhz的输出端管腿3与adc转换电路芯片ad7765的输入端管腿19通信连接。

如图24所示，5v开关电源的电流输出端与基准电压输出电路的基准芯片ref5040的输入端管腿2电连接，基准电压输出电路的基准芯片ref5040的输出端管腿6分别与压力传感器12的接口j1_sensor的输入端管腿3和adc转换电路芯片ad7765的输入端管腿27电连接，基准芯片ref5040的输出端电压为+4.096v，分别为压力传感器12提供激励电压和为adc转换电路芯片ad7765提供参考输入电压；

如图28所示，压力传感器12安装在接口j1_sensor上；如图25、图26和图27所示，压力传感器12的接口j1_sensor的输出端管腿1和管腿2分别与双运放放大电路芯片lt6231的输入端管腿3和管腿5通信连接，双运放放大电路芯片lt6231的输出端管腿1和管腿7分别与滤波电路的输入端vin+和输入端vin-端通信连接，滤波电路的输出端advin+和输出端advin-分别与adc转换电路芯片ad7765的输入端管腿6和输入端管腿5通信连接；如图30所示，adc转换电路芯片ad7765的输出端管腿9、管腿10、管腿11、管腿12、管腿13、管腿14、管腿15和管腿16分别与传感器电路板接口j2的输入端管腿5、管腿7、管腿9、管腿11、管腿2、管腿4、管腿8和管腿6通信连接；如图31所示，传感器电路板接口j2与传感器电路板通信连接；如图14所示，传感器电路板的输入输出端管腿2、管腿4、管腿5、管腿6、管腿7、管腿8、管腿9、管腿10、管腿11和管腿12分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿25、管腿24、管腿23、管腿22、管腿21、管腿20、管腿4、管腿3、管腿2和管腿1通信连接；双运放放大电路芯片lt6231构成仪表放大器对压力传感器12的信号进行放大，双运放放大电路的调节电阻ra3阻值，得到合适的电压信号，然后送给adc转换电路芯片ad7765进行ad转换，dc转换电路芯片ad7765把ad值传至fpga芯片ep1c3t100c8的进行处理。

输入输出模块控制电路，如图32-36所示，包括dsp芯片、arm电路、无源晶振电路、调试电路和串口电路；

输入输出模块的操作键盘和lcd显示窗口1的输入输出端与所述arm电路的输入输出端通信连接，arm电路的输入输出端接口jc_1_arm的管腿1和管腿2与串口电路的芯片max3232的输入输出端管腿13和管腿14通信连接；串口电路的芯片max3232的输入输出端管腿11和管腿12分别与dsp芯片tms320f28027输入输出端管腿48和管腿1通信连接；无源晶振电路的输出端x1和x2分别与dsp芯片tms320f28027的输入端管腿45和管腿46通信连接；如图34和图32所示，调试电路芯片jtag的输出端管腿3、管腿1、管腿7和管腿9分别与dsp芯片tms320f28027的输入端管腿20、管腿21、管腿22和管腿23通信连接，用于测试dsp芯片内部测试；如图32、图16和图17所示，+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端与dsp芯片tms320f28027的电流输入端管腿11、管腿19、管腿22和管腿35电连接；dsp芯片tms320f28027的输入输出端管腿47、管腿42、管腿41、管腿40、管腿39、管腿38、管腿37、管腿36、管腿31、管腿29、管腿28、管腿27、管腿26、管腿25和管腿24分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿68、管腿47、管腿54、管腿55、管腿56、管腿57、管腿65、管腿69、管腿70、管腿71、管腿72、管腿77、管腿78、管腿79和管腿84通信连接；fpga芯片ep1c3t100c8通过控制dsp芯片tms320f28027，从而实现输入输出模块的血压脉搏波的输入以及所测试得到血压脉搏波输出显示。

数据输出及存储电路如图37所示，所述数据输出及存储电路包括数据输出电路和存储电路；

5v开关电源的电流输出端与数据输出电路的usb接口芯片ft245bm的输入端管腿3、管腿26和管腿30电连接，+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端与usb接口芯片ft245bm的输入端管腿11和管腿13电连接，如图15所示，usb接口芯片ft245bm的输入输出端管腿25、管腿24、管腿23、管腿22、管腿21、管腿20、管腿19、管腿18、管腿16、管腿15、管腿14和管腿12分别与pfga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿85、管腿86、管腿87、管腿88、管腿89、管腿90、管腿91、管腿92、管腿97、管腿98、管腿99和管腿100通信连接；usb接口芯片ft245bm的输入输出端管腿4和管腿28分别与usb的接口j_usb的输入输出端管腿1通信连接，usb接口电路芯片ft245bm的输入输出端管腿8与usb接口j_usb的输入输出端管腿2通信连接，usb接口芯片ft245bm的输入输出端管腿7与usb接口j_usb的输入输出端管腿3通信连接，usb接口芯片ft245bm的输入输出端管腿6和管腿27与usb接口j_usb的输入输出端管腿4通信连接；usb接口芯片ft245bm的输入输出端管腿32、管腿1和管腿2分别与存储电路的存储芯片24lc64的输入输出端管腿1、管腿2和管腿3通信连接；5v开关电源的电流输出端与存储电路的存储芯片24lc64的输入端管腿8电连接。

cpu控制系统还包括编程调试接口电路1、编程调试接口电路2、提供24mhz时钟频率电路和状态指示电路。

如图40和图16所示，编程调试接口电路1的jtag芯片header5x2的输入输出端管腿1、管腿3、管腿5和管腿9分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿62、管腿64、管腿63和管腿67通信连接；

如图39和图14所示，编程调试接口电路2的芯片u2_epcsin的输入输出端管腿5、管腿1、管腿6和管腿2分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿17、管腿6、管腿16和管腿7通信连接；编程调试接口电路2的芯片asheader5x2的输入输出端管腿1、管腿3、管腿5、管腿7、管腿9、管腿6和管腿8分别与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿16、管腿60、管腿8、管腿7、管腿17、管腿13和管腿6通信连接；+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端分别与编程调试接口电路1的jtag芯片header5x2的电流输入端管腿4，编程调试接口电路2的芯片u2_epcsin的电流输入端管腿3、管腿7和管腿8，以及编程调试接口电路2的芯片asheader5x2的电流输入端管腿4电连接，提供+3.3v_d电压；

如图41所示，+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端与提供24mhz时钟频率电路芯片uf224mhz的电流输入端管腿4电连接，提供+3.3v电压；提供24mhz时钟频率电路芯片uf224mhz的输入输出端管腿3与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿10通信连接；

如图19所示，+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端与fpga芯片ep1c3t100c8的电流输出端管腿18、管腿80、管腿95、管腿59、管腿31和管腿46电连接，提供+3.3v电源；+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输出端与fpga芯片ep1c3t100c8的电流输入端管腿33、管腿44、管腿82和管腿93电连接，提供+1.5v电源；

如图42所示，电源管理模块的降压电路芯片lm1117_1.5v的输出端vcca_pll1与pfga芯片ep1c3t100c8的管腿9电连接；

如图43所示，状态指示电路的二极管指示灯df1的输入输出端输出端与fpga芯片ep1c3t100c8的输入输出端管腿42通信连接。

无创血压计动态校验仪的工作原理：

1.将待测血压计连接到无创血压计动态校验仪的外部测试接口4上，使得第一放气阀61、第二放气阀62、第三放气阀63、测试管路的血压脉搏模拟段71和压力传感器12与待测血压计之间流体导通；充气气泵8的出气端与所述血压脉搏模拟段71的进气端流体导通，所述活塞10位于所述活塞行走段72内，所述活塞杆11的一端与所述活塞10固定连接，所述活塞杆11的另一端与所述步进电机9的动力输出端驱动连接。

2.通过无创血压计动态校验仪的电源接口2外接220v交流电压。

3.通过无创血压计动态校验仪的串口3连接外部pc端。

4.打开电源开关5，所述电源管理模块的电流输出端分别与所述cpu控制系统的电流输入端、所述输入输出模块的电流输入端所述血压脉搏模拟模块的电流输入端电连接，提供电源支持；

电源管理模块包括220v交流电源、24v开关电源、5v开关电源、+24v降压到+22v降压电路、+5v_d降压到+3.3v_d降压电路以及+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路；

如图45和图46所示，电源管理模块包括220v交流电源、24v开关电源、5v开关电源、+24v降压到+22v降压电路、+5v_d降压到+3.3v_d降压电路以及+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路。

220v交流电源的电流输出端分别与24v开关电源的电流输入端和5v开关电源的电流输入端电连接，24v开关电源的电流输出端与+24v降压到+22v降压电路的电流输入端电连接，+24v降压到+22v降压电路的电流输出端分别向第一放气阀61的电流输入端、第二放气阀62的电流输入端、第三放气阀63的电流输入端、充气气泵8的电流输入端和步进电机9的电流输入端供电。

5v开关电源的电流输出端分别向始端光电开关(光电限位开关一)的电流输入端、终端光电开关(光电限位开关二)的电流输入端、压力传感器12的电流输入端、步进电机驱动器的电流输入端、cpu控制系统电流输入端电连接、以及+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输入端供电。

+5v_d降压到+3.3v_d降压电路的电流输出端分别与ft245的3.3v电流输入端电连接、arm串口的电流输入端、dsp的电流输入端、fpga的3.3v电流输入端、以及+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输入端电连接，+3.3v_d降压到+1.5v_d降压电路的电流输出端与fpga的1.5v电流输入端电连接。

5.通过输入输出模块向cpu控制系统发出指令：通过在前面板的操作键盘设置需要模拟产生的血压和脉搏波，同时将设置结果显示在lcd显示窗口，arm输出端将通信信号通过串口芯片max3232的管腿11和管腿12传递给dsp芯片tms320f28027管腿1和管腿48，dsp芯片tms320f28027将血压和脉搏波信号处理，将需要产生的模拟血压和脉搏波的信号通过dsp芯片tms320f28027的管腿47、管腿42、管腿41、管腿40、管腿39、管腿38、管腿37、管腿36、管腿31、管腿29、管腿28、管腿27、管腿26、管腿25和管腿24传递给cpu系统芯片ep1c3t100c8的管腿68、管腿47、管腿54、管腿55、管腿56、管腿57、管腿65、管腿69、管腿70、管腿71、管腿72、管腿77、管腿78、管腿79和管腿84，将指令下达给fpga芯片ep1c3t100c8。

6.cpu控制系统根据需要产生的模拟血压和脉搏波的信号，控制第一放气阀61、第二放气阀62、第三放气阀63、充气气泵8产生血压模拟信号，压力传感器12测试血压脉搏模拟段71内的气体压力并将测试结果反馈给所述cpu控制系统；控制步进电机9、始端光电开关、终端光电开关、活塞10和活塞杆11产生脉搏波模拟信号，所述活塞行走段72起始端安装有用于检测所述活塞10是否复位的始端光电开关，始端光电开关将检测结果反馈给所述cpu控制系统，每次测试开始时所述cpu控制系统首先根据反馈结果判断所述活塞10是否复位，若判断所述活塞10没有复位则所述cpu控制系统向所述步进电机9发出活塞复位的控制信号，所述步进电机9通过所述活塞杆11驱动所述活塞10回到所述活塞行走段72起始端以完成复位；所述活塞行走段72终端安装有用于判断所述活塞10是否到达最大行程位置的终端光电开关，终端光电开关将检测结果反馈给所述cpu控制系统，所述cpu控制系统根据检测结果判断所述活塞10是否达到最大行程，若所述活塞10达到最大行程则向所述步进电机9发出活塞停止前进或后退的控制信号，所述步进电机9停止驱动所述活塞10继续前进或者驱动所述活塞10后退复位。

(1)产生血压模拟信号

fpga芯片ep1c3t100c8将血压信号通过管腿48、管腿37、管腿36、管腿35和管腿34与放气阀/充气气泵芯片tas5102的管腿7、管腿8、管腿9、管腿10、管腿11通信连接，放气阀/充气气泵芯片tas5102的输出端管腿18与气泵接口jemv4管腿2和二极管指示灯dv4电连接，二极管指示灯dv4点亮，充气气泵8启动，产生压力，并通过测试管路的血压脉搏模拟段71，与待测血压计和压力传感器12流体导通。

同时压力传感器12将感应到的气体压力，通过接口j1_sensor的管腿1与管腿2传递给双运放放大电路的芯片lt6231的输入端管腿3和管腿5，将气压信号放大，然后双运放放大电路的芯片lt6231的输出端管腿1和管腿7分别与滤波电路的输入端vin+和输入端vin-端连接，将干扰信号滤除，再通过滤波电路的输出端advin+和输出端advin-分别与adc转换电路的芯片ad7765的输入端管腿6和输入端管腿5通信连接，adc转换电路的芯片ad7765将气压信号转换成数字信号，再通过adc转换电路的芯片ad7765的输出端管腿9、管腿10、管腿11、管腿12、管腿13、管腿14、管腿15和管腿16，将所感应到的气压信号，经过传感器电路板的输出端管腿2、管腿4、管腿5、管腿6、管腿7、管腿8、管腿9、管腿10、管腿11和管腿12，传输给cpu系统芯片ep1c3t100c8的管腿25、管腿24、管腿23、管腿22、管腿21、管腿20、管腿4、管腿3、管腿2和管腿1。

此时fpga芯片ep1c3t100c8根据压力传感器12所感应到的精确的气压信息：

一方面，通过fpga芯片ep1c3t100c8将感应到的精确的气压值，显示到输入输出模块的lcd显示窗口，得到静态血压值。

另一方面，通过fpga芯片ep1c3t100c8与所设置产生的血压值进行比较，如果所感应到的精确的气压值小于所设置产生的血压值，则fpga芯片ep1c3t100c8继续控制充气气泵8进行充气，如果所感应到的精确的气压值大于所设置产生的血压值，则fpga芯片ep1c3t100c8继续控制第一放气阀61、第二放气阀62和第三放气阀63进行缓慢放气，通过调整最终达到设置产生的血压压力值。

(2)产生脉搏模拟信号

fpga芯片ep1c3t100c8将脉搏信号通过管腿53、管腿41、管腿40、管腿39和管腿38传递给步进电机芯片tas5102的管腿7、管腿8、管腿9、管腿10和管腿11，步进电机芯片tas5102输出端管腿30、管腿27、管腿22和管腿19与步进电机9连接，启动步进电机9，步进电机9通过活塞杆11推动活塞10在活塞行走段72内运动，产生脉搏信号，同时设置在所述活塞行走段72的起始段的始端光电开关(所述始端光电开关由始端光电开关发射端13和始端光电开关接收端14组成)用于检测所述活塞10是否复位，设置在在所述活塞行走段72的终端的终端光电开关(所述终端光电开关均由终端光电开关发射端15和终端光电开关接收端16组成)判断所述活塞10是否到达最大行程位置。通过光电开关芯片74lvc4245的管腿18、管腿19、管腿20和管腿21反馈给fpga芯片ep1c3t100c8的管腿29、管腿28、管腿27和管腿26。同时，fpga通过步进电机驱动器芯片am26lv31控制步进电机驱动器增强步进电机9的带载能力。

7.压力泄露测试

当充气气泵8产生所达到的气压值后，压力泄露测试开始，压力传感器12继续感应测试管路中的压力值，然后传输给fpga芯片ep1c3t100c8，在通过fpga芯片ep1c3t100c8的计算，得到泄漏率，并将实际所测得压力值、泄漏率和感应时间(fpga芯片ep1c3t100c8的管腿10与提供24mhz时钟频率电路芯片uf224mhz的管腿3通信连接)，再通过数据输出及存储电路进行存储并可传输给外接设备，同时也在输入输出模块的lcd显示窗口上显示压力值、泄漏率和感应时间。

8.静态压力输出

通过输入输出模块的操作键盘和lcd显示窗口设置静态压力输出的设定点值，然后通过dsp芯片将压力的设定点值传输给fpga芯片ep1c3t100c8，fpga芯片ep1c3t100c8控制充气气泵8，产生压力，并通过测试管路，与待测血压计和压力传感器12流体导通，压力传感器12感应测试管路内的压力，并在lcd显示窗口显示测量值，通过对lcd显示窗口的测量值和待测血压仪显示的压力值，用来检测待测血压仪是否可以达到静压压力预设的压力值。

9.静态压力测试

与8相同的步骤，压力传感器12感应测试管路内的压力，并在lcd显示窗口显示测量值，通过对比lcd显示窗口的测量值和待测血压仪显示的压力值，用来检测待测血压仪是否与校验仪的测量值相同，误差在小于或等于±5mmhg。

10.血压模拟

血压模拟可分为标准血压模拟和自定义血压模拟，标准血压模拟中包含7组标准血压(收缩压/舒张压：60/30、80/50、100/65、120/80、150/100、200/150、255/195，心率均默认为80bpm，脉搏量均默认为0.70cc)，模拟成人、新生儿、心率不齐、呼吸干扰等情况下的输出，并存储在fpga芯片ep1c3t100c8中，也可以在通过操作键盘在lcd显示窗口上自定义收缩压、舒张压、心率和脉搏。要选择内置袖带或外置袖带的任一方式。

使用者可根据待测血压仪使用的特点进行不同选择。

标准血压模拟：选择其中一组标准血压设置，则输入模块将所选择的设置传输给fpga芯片ep1c3t100c8fpga芯片ep1c3t100c8再控制充气气泵8、第一放气阀61、第二放气阀62和第三放气阀63模拟产生相应的血压，步进电机9、始端光电开关和终端光电开关模拟产生脉搏波，压力传感器12测试待测血压计进行测量，并将测量的结果显示到lcd显示窗口上，并将测试结果储存在数据输出及存储电路的存储芯片24lc64中，从而计量待测血压计。

自定义血压模拟：与标准血压模拟类似，使用者可以根据需求定义所需的收缩压、舒张压、心率和脉搏，然后输入模块将所设置的需求传输给fpga芯片ep1c3t100c8，fpga芯片ep1c3t100c8再控制控制充气气泵8、第一放气阀61、第二放气阀62和第三放气阀63模拟产生相应的血压，步进电机9、始端光电开关和终端光电开关模拟产生脉搏波，压力传感器12测试待测血压计进行测量，并将测量的结果显示到lcd显示窗口上，并将测试结果储存在数据输出及存储电路的存储芯片24lc64中，从而计量待测血压计。

11.自动测量模式

用户也可以选择自动测量模式，来完成7-10的测量过程。fpga芯片ep1c3t100c8可根据储存的测试方案自动执行测量。

12.存储输出

7-11所测量的结果，可通过cfpga芯片ep1c3t100c8与数据输出及存储电路的usb接口芯片ft245bm和存储芯片24lc64进行输出和存储。