嵌入式远程诊断自动显微镜控制系统的设计与实现

论文摘要

随着人民生活水平的提高,越来越多的人关注自己的健康状况,对医生的专业水平提出了更高的要求。遇到重大疾病时,准确的诊断和恰当的治疗往往关系到病人的生命。患者希望获得权威专家的诊断,准确判断病情,年轻医生希望得到老专家的指点,既可以提高自己的专业水平,也能给病人最佳的治疗方案。但目前的现状是,为了准确确定病情,患者不得不奔波于各大医院甚至跨省求医,不但加重了患者的经济负担,也延误了诊疗时间。远程诊断自动显微镜的研发正是为了解决这一问题,利用嵌入式系统来控制显微镜工作,并通过Internet传输图像和控制指令,使得远程诊断成为可能。本论文侧重于研究远程诊断自动显微镜的嵌入式控制系统。在介绍了所研究课题的意义及背景后,首先分析了远程诊断对于显微镜控制系统的要求,然后从硬件平台的设计开始,以可靠性和稳定性为前提,对电源、接口电路、电机控制电路以及PCB的设计原理均做了充分而全面的考虑。以结构化和模块化的思想为指导,搭建软件平台,给出了系统的总体框架及设计方案。为了选择合适的中央处理器,本文在介绍了ARM微处理器性能特点的基础上,提出了将PHILIPS公司的具有ARM7内核的LPC2106微处理器确定为控制系统的主控芯片,并对其功能、特点以及外围接口电路作了说明。远程诊断自动显微镜控制系统的RTOS采用μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统,文中介绍分析了μC/OS-Ⅱ的特点,在基于ARM核的LPC2106芯片上实现了μC/OS-Ⅱ的移植,并在此基础上进行系统各模块的程序设计,说明了系统应用层各任务的划分、优先级调度策略、中断系统的设计与实现,给出了每个功能模块的基本算法和实现方法。最后,论文介绍了对系统进行的μC/OS-Ⅱ可靠性测试,系统CPU占用率测试,以及系统功能测试的方法和结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及课题来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要内容与意义
• 第二章 相关技术介绍及相关领域发展情况
• 2.1 嵌入式系统简介
• 2.2 ARM简介
• 2.3 嵌入式操作系统平台简介
• 2.3.1 嵌入式操作系统简介
• 2.3.2 嵌入式操作系统的发展
• 2.3.3 嵌入式操作系统的种类
• 2.3.4 使用实时操作系统的必要性
• 2.4 显微镜简介
• 2.4.1 显微镜的基本构造
• 2.4.2 显微镜光学系统
• 第三章 系统功能分析与整体方案设计
• 3.1 系统的功能需求分析
• 3.2 系统软硬件平台的搭建
• 3.2.1 选择PHILIPS公司ARM核芯片LPC2106的理由
• 3.2.2 选择μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的理由
• 3.2.3 电源设计方案
• 3.2.4 电机控制方案
• 3.2.5 显微镜控制接口设计方案
• 3.2.6 光源控制设计方案
• 3.2.7 游戏杆设计方案
• 3.2.8 电源检测和复位及EEPROM设计方案
• 3.2.9 电机驱动电路设计方案
• 3.2.10 其他辅助电路设计方案
• 3.3 总体设计方案
• 3.3.1 总体方案
• 3.3.2 系统任务划分
• 3.3.3 系统功能流程
• 第四章 系统的详细设计与实现
• 4.1 硬件电路设计与实现
• 4.1.1 CPU电路
• 4.1.2 复位和电源监测及EEPROM电路设计
• 4.1.3 电机控制电路设计
• 4.1.4 限位开关电路设计
• 4.1.5 串行口电路设计
• 4.1.6 显微镜与控制板接口设计
• 4.1.7 电机驱动使能电路设计
• 4.1.8 电机驱动电路设计
• 4.1.9 ISP电路设计
• 4.1.10 游戏杆接口设计
• 4.1.11 游戏杆子系统电路设计
• 4.1.12 光源控制子系统电路设计
• 4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统平台的搭建
• 4.2.1 μC/OS-Ⅱ操作系统结构分析
• 4.2.2 μC/OS-Ⅱ的移植
• 4.2.3 设备驱动
• 4.2.4 显微镜运动控制功能设计
• 4.2.5 计算机通讯协议
• 4.2.6 调光控制子系统驱动设计
• 4.2.7 游戏杆子系统驱动设计
• 第五章 系统测试及其结果分析
• 5.1 μC/OS-Ⅱ可靠性测试
• 5.2 系统CPU占用测试
• 5.3 系统功能测试
• 5.4 测试总结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢