基于单片机C8051F020的数字式颅内压力计的研制

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【摘要】目的：研制数字式颅内压力计，用于检测颅内压力，为颅内压升高患者提供准确的颅内压力数据。方法：在颅
骨顶部的合适位置钻一小孔．将内径为1 mm左右的充满生理盐水的导管插入脑室．导管外端通过三通开关连接传
; N9 B5 E( p5 K4 U$ J8 B6 {感器．通过传感器把压力转换成电信号送到单片机C8051F020进行数据处理．并输出到LCD液晶屏显示压力。结
' O3 B4 V; c, y/ |9 d9 g果：该数字式颅内压力计可实现实时检测。其检测结果准确。能真实反映出颅内压力。结论：该数字式颅内压力计操
作简单．读数直观，体积小，携带方便。
/ {4 B, i4 s' ]/ t1 l- W4 O  J1 引言
颅内压是指颅腔内容物对颅腔壁上所施加的压力。由于
存在于蛛网膜下腔和脑池内的脑脊液介于颅腔壁与脑组织
$ s/ C1 s& A( U7 w* {  D之间，并与脑室、脑池和椎管内蛛网膜下腔相连通，因此临床
0 I0 S/ `" o4 Q上常以侧脑室内、小脑延髓池和腰段蛛网膜下腔所测得的脑
脊液静水压来表示颅内压。正常成人在身体松弛状态下侧卧
) W9 x" k" Q; O4 ~0 k0 g5 j- [时的腰穿或平卧时侧脑室内的压力为0．78．1．76 kPa(80～180
mmH20)，儿童为0．39～0．88 kPa(40～90 mmH：O)；坐位时腰穿
压为3．43．4．41 kPa(350。450 mmH，O)。病理性颅内压升高可
表现为慢性进行性升高、突然升高或持续性稳态颅内高压。
如不能及时发现和处理．可导致脑灌注压降低．脑血流量减
少．进而因缺血、缺氧造成中枢神经系统功能障碍，甚至可因
) z& ]% l- G' f0 A- j" n颅内高压引起脑疝．危及患者生命⋯。对颅内高压疾病合理有
4 k* J" m  \' S, p) U效的治疗．必须以准确持续的颅内压和脑灌注压监测为依
据。为此．我们研制出一种数字式颅内压力计。该颅内压力计
可实现实时检钡5．其检测结果准确，能真实反映出颅内压力。
2系统设计
( B" o# {0 B; b整个系统由硬件和软件两部分组成。其中．硬件部分以
$ F+ y) E( P; \& e1 `C8051F020单片机为控制核心．利用微压力传感器采集到的微
. x3 T0 n: ~! l& R6 T" M6 F弱电流信号经前置放大后送到单片机
C8051F020中进行实时处理．然后送到
LCD显示出来。数字式颅内压力计利用较
5 B$ k+ m8 b9 [6 T; o/ Q少的外围器件实现了对颅内压力的检测。
软件部分采用模块化结构．采用C语言编程．简化了软
件结构．提高了编程效率。
+ U9 e* T0 \4 V$ ]- G- X$ \2．1 设计思路
/ @  i4 ~6 j% w* V3 f该颅内压力计用一根导管插入脑室．导管外端通过三通
0 V/ u. T1 J7 l$ `开关连接微压力传感器．传感器把颅内压力信号转换成电信
号．送入单片机C8051F020进行数据处理．然后将处理结果用
4位数字在LCD上显示，即可直观反映出颅内压力．同时．有
4 \6 p) o! t3 O. \- E一个输出门可把数据上传到计算机．进行数据存储和分析。
2．2系统硬件设计
) R# m6 j! `  ~% I- s2．2．1 系统结构
8 K: {5 v. J3 f8 Y) a该系统以C8051F020单片机为核心，主要由数据采集、
数据通讯、LCD显示和电源等4部分组成，其硬件框图如图l
所示。压力传感器输出的电流信号经过放大转换后．送至
C8051F020内部的MD转换器中．在单片机内部完成模数转
! e5 _& S4 R! S" D5 S0 E换、数据存储、数据处理工作，最后送到LCD显示。
2．2．2 LCD显示
! t  v! y# y9 A$ k1 F2 [# W. _为了使数据采集系统小巧美观．同时又获得较高的性价
比．选用GYTN0499作为液晶显示屏。显示驱动控制芯片采用
, q- T/ b0 c. A( O2 l& ?  u: M一种高性能LCD控制器SEDl335。硬件电路采用间接接法．
) u1 |1 j( M1 V. e; y  g: r# F用单片机的P5．O—P5．7口作为SEDl335的DB0一DB7数据总
1 D. }) S; Q9 s5 g' ]. ?线的输入通道。P4．5作为SEDl335的片选信号．配合地址信
号A0．实现SEDl335通过数据总线接收来自单片机的指令和
: x9 R2 V1 r' c9 w6 K数据。当AO=0，P4．6(WR)=O，P4．7(RD)=1时，实现指令的写
入和从SEDl335中读取数据；当A0=l，P4．6(WR)=0．P4．7
(RD)=1时，则显示数据的写入。该功能通过软件实现。
2．2．3数据通讯
# B1 c2 Q3 D7 m3 r! o单片机C8051F020的rⅨ0、RX0及PO．2可以通过
7 f. e( j4 J$ A4 a, s: aMAX485与上位机相连．进行串行通信。P0．2控制MAX485
的状态或发送．用软件控制。RX0为单片机的串行输入端．接
: O0 Y& N* n4 i; x- a收上位机通过MAX485向单片机发送的数据。TX0为单片机
, M# s4 y7 M% W8 v% \8 ]& @2 R的串行输出端，通过MAX485发送给上位机田。
2．2．4电源部分
+ V$ M- S4 M* W: ?电源电路是给电子设备提供必要的电源能量的电路．该部
9 T7 i' j. k9 u分采用交直流两用电源。交流电路部分将220V、50／60Hz的市
电转换成直流电。它由降压、整流、滤波、稳压等4部分组成．稳
压部分采用了i端固定式集成稳压电路(78H05)．输出+5v．同
8 G8 {* K5 J" q, a( {3 J+ q+ d时给4节7号充电式镍氧电池充电．当停电或没有交流电源的
场所使用时，采用电池供电．电池供电时间约为2h。
2．2．5数据的采集
压力检测选用ATPl50型微压力传感器。它具有体积小、
- S& ?& ^6 `* H* `2 H精度高等优点．检测元件输出都是标准的4。20 mA微弱的电
流信号。电流信号经过由LM324组成的放大转换电路．转换
成0。5 V的电压信号输入到C8051F020的模拟输入端．如图
2所示．经内部集成的A／D转换器转换成相应的数字量13]。
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