本文關鍵詞：基于STM32全自動生化分析儀的研究與設計

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【摘要】：隨著現(xiàn)代制造業(yè)水平和生活水準的提高,人們對現(xiàn)代醫(yī)療器械的準確度,自動化程度以及功能等方面有了更高的要求與期待。目前,國內生產廠商的生化儀設備的基本原理和實現(xiàn)方法基本一致,但由于其價格劣勢,生化儀設備只能在縣級以上的醫(yī)院才能承擔。針對這種問題,設計一種降低設備成本的控制方案來減少大眾的醫(yī)療費用,可使更多的人享受現(xiàn)代科學技術帶來的方便。論文論述了生化分析儀的發(fā)展歷史和趨勢,分析了生化分析儀相關的關鍵原理,其中包括分光光度計原理、步進電機控制原理、增量式編碼器原理、帕爾貼效應和液面探測原理。在這些原理的基礎上,分析和設計了生化分析儀的硬件系統(tǒng)。使用ADuCM360控制光電轉化子系統(tǒng)實現(xiàn)光電信號的采集和傳輸,主要包括光電傳感器、可變增益放大器和多路選擇器電路;使用STM32F429IGT6控制樣本子系統(tǒng)、試劑子系統(tǒng)、反應子系統(tǒng)和液路子系統(tǒng)實現(xiàn)生化分析儀的執(zhí)行操作,主要包括步進電機、直流電機、開關閥、光耦等電路;使用STM32F103C8T6控制溫度控制子系統(tǒng)實現(xiàn)恒溫操作,包括溫度采集、按鍵、數(shù)碼管顯示和帕爾貼控制電路。三個控制芯片通過RS-485總線進行通信,所有數(shù)據(jù)通過RS-232接口傳輸?shù)絇C機。生化分析儀的控制變量眾多,對設備響應的實時性有嚴格的要求,使用實時操作系統(tǒng)來完成程序的整體設計。首先,編寫芯片和板級硬件的相關驅動。其次,根據(jù)要求編寫設備所需的API函數(shù),完成設備硬件操作的相關功能。最后,調用API函數(shù)的各個子系統(tǒng)被設計成操作系統(tǒng)的子任務,通過操作系統(tǒng)管理這些子任務實現(xiàn)生化分析儀的所有操作。PCB采用Altium Designer設計,充分考慮信號與電源的完整性。通過對設備的模塊調試和國家相關指標的具體測試,其功能和性能滿足預期要求。
【關鍵詞】：生化分析儀 STM32 數(shù)據(jù)采集 自動控制
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH77
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 引言10
• 1.2 生化分析儀的歷史與現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的研究意義及主要研究內容12-14
• 第2章 生化分析儀關鍵原理分析14-22
• 2.1 分光光度計原理14-17
• 2.1.1 比爾-朗伯定律14-15
• 2.1.2 光源15
• 2.1.3 色散元件15-16
• 2.1.4 光電二極管陣列16-17
• 2.2 步進電機控制原理17-19
• 2.2.1 步進電機的結構18
• 2.2.2 步進電機驅動器18-19
• 2.3 增量式編碼器原理19-20
• 2.4 帕爾貼效應20-21
• 2.5 液面探測原理21
• 2.6 本章小結21-22
• 第3章 生化分析儀硬件系統(tǒng)設計22-38
• 3.1 硬件需求分析22
• 3.2 總體結構22-27
• 3.2.1 主控制器23-25
• 3.2.2 主控制器通信接口25-27
• 3.3 硬件子系統(tǒng)設計27-37
• 3.3.1 光電轉化子系統(tǒng)27-30
• 3.3.2 樣本子系統(tǒng)30-33
• 3.3.3 試劑子系統(tǒng)33-34
• 3.3.4 反應子系統(tǒng)34-35
• 3.3.5 液路子系統(tǒng)35-36
• 3.3.6 溫度控制子系統(tǒng)36
• 3.3.7 供電子系統(tǒng)36-37
• 3.4 本章小結37-38
• 第4章 生化分析儀程序設計38-50
• 4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境38-40
• 4.1.1 編譯器與芯片固件庫38-39
• 4.1.2 實時操作系統(tǒng)uC/OS-III39-40
• 4.2 程序整體設計40-43
• 4.2.1 任務管理41-42
• 4.2.2 任務通信42-43
• 4.3 子程序設計43-49
• 4.3.1 樣本臂子程序44-45
• 4.3.2 試劑臂子程序45-46
• 4.3.3 攪拌臂子程序46
• 4.3.4 樣本盤子程序46
• 4.3.5 試劑盤子程序46-47
• 4.3.6 反應盤子程序47
• 4.3.7 溫度控制子程序47-48
• 4.3.8 光電轉化子程序48-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第5章 生化分析儀的調試50-56
• 5.1 操作界面50
• 5.2 主要操作選項50-55
• 5.2.1 計算機通信與復位50-51
• 5.2.2 吸量器51-52
• 5.2.3 樣本臂、試劑臂 1、試劑臂 252
• 5.2.4 溫度52-53
• 5.2.5 攪拌臂53
• 5.2.6 樣本盤與試劑盤53-54
• 5.2.7 比色杯與反應盤、水泵與水槽閥54-55
• 5.3 本章小結55-56
• 第6章 生化分析儀的性能檢驗56-64
• 6.1 雜散光56
• 6.2 吸光度的線性范圍56-57
• 6.3 吸光度的準確性57-58
• 6.4 吸光度的穩(wěn)定性58
• 6.5 吸光度的重復性58-59
• 6.6 溫度準確度與波動度59-60
• 6.7 樣品攜帶污染率60-61
• 6.8 加樣的準確度與重復性61-62
• 6.9 臨床項目的批內精確度62-63
• 6.10本章小結63-64
• 第7章 結論64-66
• 參考文獻66-68
• 在學研究成果68-69
• 致謝69

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本文編號：768778