RL78/L1A 智能血壓計
Mini-Solution on Ultra-low Power 16-bit Microcontroller
Easygo示例，包括：應用說明（用戶手冊）、原理圖、BOM表、源代碼等完整資料，在展示瑞薩電子MCU特點的同時，提供多種小家電和典型應用的設計參考，希望用戶能Easy Use，Easy Go。
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2017-12-4 13:49 上傳
功能概要：
1. RL78/L1A通過串口控制RL78/G1D實現BLE功能。
2. RL78/L1A實現血壓測量、脈搏測量、LCD顯示等。
3. Android App實現電池電量、收縮壓、舒張壓、脈搏等數據顯示。
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操作概要：
1. Android App，掃描名稱為“Renesas Blood Pressure”的設備，點擊連接設備。
2. 按下智能血壓計的“Start/Stop”按鍵或者Android App的“Start measurement”鍵， 啟動自動測量過程。測量完成后，測量結果在LCD和智能血壓計App上顯示。在測量過程 中，如果想終止測量，按下“Start/Stop”鍵，快速放氣電磁閥打開，釋放袖套中的空氣。
本篇用戶手冊介紹了低功耗 LCD 微控制器 RL78/L1A 配合藍牙低功耗（BLE）微控制器 RL78/G1D 在智能 血壓計上的應用（用于 Android）。RL78/L1A 通過串口通信控制 RL78/G1D 的 BLE 協議程序，相關應用的程 序結構和使用信息等請參考以下相關文檔。
1 系統功能概述 3
11 智能血壓計介紹 3
12 血壓測量原理介紹 4
13 操作說明 5
131 設備連接 5
132 血壓測量 5
2 硬件說明 8
21 智能血壓計演示板介紹 8
22 硬件結構框圖 9
23 主控 MCU 10
24 BLE MCU 11
25 電源電路 12
26 壓力檢測電路 12
27 氣泵和電磁閥控制電路 13
28 LCD 控制電路 13
29 LED 控制電路 14
3 原理圖、 PCB 及元器件清單 15
31 原理圖 15
32 PCB 圖 17
33 元器件清單 18
4 軟件說明 19
41 集成開發環境 19
42 選項字節配置 19
43 軟件安裝 19
431 主控 MCU 固件下載 19
432 BLE MCU 固件下載 19
44 流程圖 20
441 主時序流程圖 20
442 固件主函數流程圖 21
443 智能手機 APP 流程圖 22
5 參考例程 23
6 參考文獻 23
1. 系統功能概述
1.1 智能血壓計介紹
血壓是反映心血管系統狀態的重要生理參數，合適的血壓是維持人體正常新陳代謝的必要條件。隨著生活 水平的提高，人們也更加注重自身的健康問題，而不健康的生活方式與不科學的飲食習慣，導致人類疾病越來 越多的出現。高血壓已逐漸上升到人類疾病危害排行榜的前列，長期危害著人體健康，讓飽受高血壓折磨的患 者痛不欲生。有效、便捷地測量血壓，可使人們及時了解身體狀況，及早進行防治與治療，從而有效地預防和 治療高血壓。
電子血壓計具有低成本、小型化、自動化等優點，便于攜帶而且易于操作，逐漸成為家庭必備的保健用品。
隨著智能手機和移動互聯技術的發展，智能電子血壓計能夠實現測量數據的無線傳輸，記錄各血壓參數值等優 勢，越來越受到人們的青睞。本篇用戶手冊介紹的智能電子血壓計在普通電子血壓計上集成了藍牙模塊，利用 藍牙實現無線傳輸功能。
為了實現本次應用，需分別燒寫 BLE 程序及應用程序到 RL78/G1D 模塊和 RL78/L1A，并安裝相應 APP 到 Android 智能手機，通過 BLE 功能實現手機和智能血壓計的通信。智能手機接收來自血壓計的收縮壓、擴張 壓及脈搏數據，顯示并存儲數據。本應用中的智能血壓計演示板由主控單片機 RL78/L1A、RL78/G1D 模塊和 外圍電路（LCD 顯示、血壓測量電路、氣壓控制電路等）組成，其中 RL78/G1D 模塊來自于 RL78/G1D 評價板
（RTK0EN0001D01001BZ）。 智能血壓計系統如“圖 1.1”所示
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2017-12-4 14:32 上傳
1.2 血壓測量原理介紹
無損血壓測量一般基于柯氏法和示波法，但是柯氏法存在一些固有的缺點，所以目前電子血壓計大多采用 示波法測量。示波法的測量過程中，采用充氣袖套來阻斷上臂動脈血流。由于心搏的血液動力學作用，在充氣 袖套壓力上會重疊與心搏同步的壓力波動，即脈搏波。當袖套壓力遠高于收縮壓時，脈搏波消失。隨著袖套壓 力下降，脈搏波開始出現。當袖套壓力從高于收縮壓到收縮壓以下時，脈搏波會突然增大。當壓力下降到平均 壓時脈搏波達到最大值。然后又隨著袖套壓力下降而衰減。示波法血壓測量就是根據脈搏波振幅與袖套壓力之 間的關系來估算血壓的。與脈搏波振幅最大值對應的是平均壓，收縮壓和舒張壓分別由脈搏波最大振幅的比例 來確定。
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2017-12-4 14:32 上傳
血壓測量原理框圖如“圖 1.3”所示。Pm 為平均壓，Ps 為收縮壓，Pd 為舒張壓。Um 為脈搏波最大幅值，Ks 和 Kd 為收縮壓和舒張壓對應的脈搏波幅值與平均壓對應的脈搏波幅值的比值系數。Ks 和 Kd 由血壓計生產廠家 根據經驗值選取。
安卓手機安裝本應用的智能血壓計 APP。啟動后進入掃描階段，掃描周圍名稱為“Renesas Blood Pressure” 的設備，發現后可點擊連接設備。
智能血壓計 APP 連接界面如“圖 1.4”所示。
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2017-12-4 13:54 上傳
按下智能血壓計的“Start/Stop”按鍵或者智能血壓計 APP 的“Start measurement”鍵（測量過程中按下無 效），智能血壓計開始自動測量過程。首先對充氣袖套加壓，加壓過程中關閉快速放氣電磁閥，PWM 控制氣 泵對袖套加壓。壓力達到設定值后（本應用為 160mmHg）停止加壓，開始線性放氣過程。在線性放氣過程中， 智能血壓計進行數據采集和運算處理，運算完成后，在 LCD 上循環顯示收縮壓，舒張壓，脈搏數據。同時， 智能血壓計 APP 也顯示相同的數據。在測量過程中，如果想終止測量，按下“Start/Stop”按鍵，快速放氣電 磁閥打開，釋放掉袖套中的空氣。
血壓測量完成后，收縮壓測量結果的 LCD 顯示如“圖 1.5”所示。LED0（紅色）點亮，代表收縮壓顯示。
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2017-12-4 13:55 上傳
主控 MCU
智能血壓計使用 RL78/L1A（R5F11MMF）作為主控 MCU。RL78/L1A 的 Flash ROM 大小為 96KB，RAM
大小為 5.5KB。RL78/L1A 的外圍功能分配及用途，如“表 2.1”所示。
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2017-12-4 13:56 上傳
本應用中 RL78/L1A 通過串口 UART 控制 RL78/G1D 模塊（RTK0EN0002C01001BZ）以實現 BLE 功能，
RL78/G1D 模塊接口電路如“圖 2.7”所示。
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2.4 BLE MCU
智能血壓計使用 RL78/G1D 模塊（RTK0EN0002C01001BZ）作為 BLE MCU，它是 RL78/G1D 評價板（RTK0EN0001C01001BZ）的子板，RL78/G1D模塊如“圖 2.5”所示。
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2017-12-4 14:27 上傳
本應用中 RL78/L1A 通過串口 UART 控制 RL78/G1D 模塊（RTK0EN0002C01001BZ）以實現 BLE 功能，RL78/G1D模塊接口電路如“圖 2.7”所示。
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2.5 電源電路
電源部分采用 4 節 AAA干電池供電和 DC 6V 電源輸入供電 2 種方式。撥動開關 SW2 接通后，智能血壓計上電，+6V 電壓經穩壓芯片 XC6206-3.3V 得到穩定 3.3V 供給 MCU 和其他外圍設備，同時電池電壓通過A/D端口完成采樣。+6V電壓直接給充氣泵和電磁閥供電。 電源電路如“圖 2.8”所示。
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2017-12-4 14:28 上傳
2.6 壓力檢測電路
本應用使用的壓力傳感器是 Honeywell 公司的 ABPDANN005PG2A3 壓力傳感器。該壓力傳感器有 12-bit的 I2C 數字輸出，具有高精度和良好的線性度。壓力測量范圍為 0~5 psi，對應的血壓值約為 0~258mmHg，和血壓計的設計要求匹配。
壓力檢測電路如“圖 2.9”所示。
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2.7 氣泵和電磁閥控制電路
氣泵和電磁閥控制電路采用 NPN型三極管 DTC114和P溝道 MOSFET(IRLML6402)構成，DTC114和IRLML6402具有 1MHz以上的開關速度，適用于高速 PWM控制。氣泵使用 MITSUMI公司的 MAP-AM-265，額定電壓為 6V，最高壓力能達到 400mmHg。電磁閥選用 Yujin Electronic公司的 KSV05B，6V供電，壓力從300mmHg降低到 15mmHg僅需要 3秒。 氣泵和電磁閥控制電路如“圖 2.10”所示。
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3. 原理圖、 PCB 及元器件清單
3.1 原理圖
智能血壓計演示板原理圖如“圖 3.1”和“圖 3.2”所示。
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3.2 PCB圖
智能血壓計演示板 PCB圖如“圖 3.3”所示。
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