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
: ~4 m4 E) I2 C8 z2 x2 E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
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。
9 a; V6 V5 J9 [8 \1 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
之间，并与脑室、脑池和椎管内蛛网膜下腔相连通，因此临床
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
$ `/ |, X( X' l+ w! ~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
, D; m1 Z5 j3 z, u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
! R' g1 U- N4 A$ y/ V% {' A6 Y/ Z表现为慢性进行性升高、突然升高或持续性稳态颅内高压。
% v4 O7 H6 ~; s  I如不能及时发现和处理．可导致脑灌注压降低．脑血流量减
7 d' ]. ?, G2 \" f0 N少．进而因缺血、缺氧造成中枢神经系统功能障碍，甚至可因
颅内高压引起脑疝．危及患者生命⋯。对颅内高压疾病合理有
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
8 A# S2 ?. }  K( [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。
* I; T' t4 j, K+ j% h" F4 E2 }0 M) c5 u2系统设计
整个系统由硬件和软件两部分组成。其中．硬件部分以
; g  k2 N+ M. k- Z+ c" g/ [C8051F020单片机为控制核心．利用微压力传感器采集到的微
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
/ r7 @2 _# H9 Q+ s- V5 Z少的外围器件实现了对颅内压力的检测。
$ {. J6 l4 r$ q  F+ W6 l, h. v  W软件部分采用模块化结构．采用C语言编程．简化了软
( N0 G# l7 S2 c& K) h/ f件结构．提高了编程效率。
2．1 设计思路
该颅内压力计用一根导管插入脑室．导管外端通过三通
& r7 O& ]  h6 Z" V& d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
- K, j8 Z0 [1 H2 R& r$ e4位数字在LCD上显示，即可直观反映出颅内压力．同时．有
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
: \' J9 N3 R, Z0 D/ l: Y% A2．2．1 系统结构
2 H& A# N" K- U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
& O. b" }8 L: l2 \  p- Z) v所示。压力传感器输出的电流信号经过放大转换后．送至
* A% t8 O. k7 A( Q8 W  D9 rC8051F020内部的MD转换器中．在单片机内部完成模数转
换、数据存储、数据处理工作，最后送到LCD显示。
4 I, K* n( I$ P, q/ h2．2．2 LCD显示
/ F4 G& s% ~3 n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
) |4 [2 l+ q" C. E一种高性能LCD控制器SEDl335。硬件电路采用间接接法．
用单片机的P5．O—P5．7口作为SEDl335的DB0一DB7数据总
线的输入通道。P4．5作为SEDl335的片选信号．配合地址信
. Z, F, g' R# z! i3 [" t1 w" \号A0．实现SEDl335通过数据总线接收来自单片机的指令和
$ Z4 S: x( ^9 C6 {! L3 V4 X2 ^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
) ^; U# A8 D# Q2 u+ k0 \4 x' v(RD)=1时，则显示数据的写入。该功能通过软件实现。
* X* J0 d: P) Z/ @9 |$ q; [2．2．3数据通讯
6 ]4 T  \+ v% E  T7 I" \/ Z. @单片机C8051F020的rⅨ0、RX0及PO．2可以通过
1 c4 K0 i9 V  R7 {MAX485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
$ l. w' T% P" ]1 C6 m收上位机通过MAX485向单片机发送的数据。TX0为单片机
的串行输出端，通过MAX485发送给上位机田。
2．2．4电源部分
电源电路是给电子设备提供必要的电源能量的电路．该部
分采用交直流两用电源。交流电路部分将220V、50／60Hz的市
6 d2 h" [% ~0 x1 n" x9 r. }& }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
2 q9 A  |7 J6 e2 M: F( s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、
7 S0 l7 H4 T7 _4 t5 M: Z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
1 I7 P5 G, f9 d成0。5 V的电压信号输入到C8051F020的模拟输入端．如图
3 Y0 A0 R; n0 h2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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