全自动生化分析仪控制部分的设计

论文摘要

生化分析仪是目前各级医院、防疫站必备的临床诊断仪器之一,它能够检测出人体体液中某些生化指标的含量,为医生对病人病情的判断、治疗提供依据,还可以对病人愈后的健康状态进行跟踪检查。全自动生化分析仪是随着现代科学技术的进步而发展起来的,它集加样、加试剂、混合、去干扰物、保温、检测、计算等一体,克服了传统检测方法速度慢、精度低等缺点,越来越受到各级医院的欢迎。本论文在查阅了大量中英文资料的基础上,首先介绍了全自动生化分析仪的背景、意义以及发展现状,指出了设计全自动生化分析仪的必要性,然后结合国内外同类产品的设计介绍了其工作原理。在生化分析仪工作原理的基础上,本论文结合单片机技术和TWI、CAN通讯技术,设计了全自动生化分析仪的控制部分,该部分按照功能分为:加样、加试剂1、加试剂2、搅拌和清洗五个模块,各个模块内部又分两层进行设计:执行层以ATMEL公司的Atmega48单片机为主控芯片,控制层则以Atmega64单片机为核心。论文给出了详细的电路原理图、PCB图,并编写了全部程序,实现了控制部分预定的功能。以ATmega48为主控芯片,电机控制器L297和双桥驱动器L298为驱动芯片设计了电机驱动模块,给出了详细的电路原理图以及PCB图,编写了驱动模块的程序,实现了预定的功能。以ATmega48为主控芯片,设计了基于电容分压原理的样品针液位感知和撞针保护电路,给出了详细的电路原理图以及PCB图,实现了预定的功能。详细叙述了加样模块、搅拌模块和清洗模块三个模块控制层的程序流程以及CAN和TWI通讯的程序,经过调试证明所有程序运行正常。论文最后介绍了仪器调试的过程及方法,指出了设计中需要改进的地方。经过调试,仪器实现了预期的功能,验证了软硬件设计的合理性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本仪器研发的背景和意义
• 1.2 生化分析仪的发展与分类
• 1.3 生化分析仪的原理
• 1.3.1 紫外-可见分光光度法
• 1.3.2 朗伯-比尔（Lambert-Bill）定律
• 1.3.3 后分光光度法
• 1.3.4 液体双试剂方法
• 1.3.5 杯空白的测定
• 1.4 本人所做的工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 生化仪工作原理
• 2.1 生化仪的结构
• 2.1.1 上位机
• 2.1.2 主控板
• 2.1.3 反应盘模块
• 2.1.4 加样模块
• 2.1.5 加试剂模块
• 2.1.6 搅拌模块
• 2.1.7 清洗站和水路模块
• 2.2 全自动生化分析仪的工作流程
• 2.3 本章小结
• 第三章 生化仪控制部分硬件设计
• 3.1 执行层的硬件设计
• 3.1.1 单片机ATmega48 最小系统设计
• 3.1.2 步进电机的驱动
• 3.1.3 电磁阀的控制
• 3.2 控制层的硬件设计
• 3.2.1 ATmega64 单片机简介
• 3.2.2 加样模块总控图
• 3.3 撞针保护和液位感知硬件设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 全自动生化仪控制部分软件设计
• 4.1 加样模块程序设计
• 4.2 搅拌模块程序设计
• 4.3 清洗模块程序设计
• 4.4 CAN 通讯程序
• 4.5 TWI 通讯程序
• 4.6 本章小结
• 第五章 全自动生化仪的调试
• 5.1 电路板的测试
• 5.2 步进电机和电磁阀驱动板的调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 论文总结
• 参考文献
• 附录1 仪器外观
• 附录2 控制部分原理图
• 附录3 控制层初始化程序
• 附录4 加样模块流水作业程序
• 附录5 CAN 接收中断程序
• 附录6 TWI 主发程序
• 附录7 调试过程中遇到的问题及解决方法
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文