全自动生化分析仪电子系统的研究与设计

论文摘要

全自动生化分析仪是医疗机构临床诊断必需的仪器之一,主要用来测定人体体液中的各项生化指标,为医生确定病人病情提供科学依据,是一个集光、机、电于一体的生化检验设备。本论文首先介绍了全自动生化分析仪,阐述了全自动生化分析仪的国内外发展状况；描述了全自动生化分析仪的工作原理、整体结构、工作流程以及常用的生化分析方法；根据全自动生化分析仪的控制任务情况,确定了控制方案,完成了电子系统的硬件电路设计；根据全自动生化分析仪的功能要求,采用C语言和汇编语言完成了下位机的软件设计并绘出了软件流程图；对电子系统的可靠性设计进行了研究。全自动生化分析仪的电子系统不仅输入输出量多、对时序操作要求严格,还需要对当前反应杯的多路模拟信号进行实时采集。因此设计中采用全速USBFLASH微控制器C8051F340为核心控制元件完成系统控制,既简化了系统结构又提高了系统的稳定性和可靠性；采用分光光度法实现对透过比色杯的光信号进行检测,采用光电二极管和AD549对透过比色杯的光信号进行采集,设计信号调理电路提高检测精度,采用AD976A实现模数转换,完成此部分数据采集；研究了电机驱动模块,将微控制器的命令转换为执行机构的响应动作；为保证反应的可靠性需要反应温度稳定在恒定值,设计了温度检测和控制电路。通过定义上下位机的通讯协议,用USB通讯向下位机发送指令来控制下位机进行分析操作并将下位机采集到的数据传输给上位机；软件开发环境选用Keil uVision3,通过适配器U-EC5调试程序并将程序下载到微控制器C8051F340中；软件部分采用模块化设计,内容相互独立便于程序的编写和调试。经过对电子系统软硬件的调试,证明本系统满足全自动生化分析仪的功能要求并提高了检测精度。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及实际意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题实际意义
• 1.2 目前国内外发展状况
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 课题概述和章节安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 全自动生化分析仪的工作原理
• 2.1 基本测量原理
• 2.1.1 紫外可见分光光度法
• 2.1.2 朗伯-比尔定律
• 2.1.3 后分光技术
• 2.2 常用生化分析方法
• 2.2.1 终点法
• 2.2.2 两点法
• 2.2.3 速率法
• 2.2.4 空白校正
• 2.2.5 多标准测试
• 2.2.6 双波长测试
• 2.3 全自动生化分析仪整体结构
• 2.3.1 生化分析过程
• 2.3.2 整体结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 全自动生化分析仪电子系统的硬件设计
• 3.1 控制方案和整体设计
• 3.2 微控制器电路设计
• 3.2.1 微控制器芯片选型
• 3.2.2 微控制器核心电路设计
• 3.2.3 微控制器电源电路设计
• 3.3 通讯模块
• 3.4 数据采集模块设计
• 3.4.1 硅光电二极管
• 3.4.2 前置放大器
• 3.4.3 滤波放大电路
• 3.4.4 A/D转换电路
• 3.5 电机驱动模块设计
• 3.6 温度控制模块设计
• 3.6.1 温度采集
• 3.6.2 温度控制
• 3.7 其他信号检测模块设计
• 3.7.1 加样装置
• 3.7.2 位置检测电路
• 3.7.3 信号的采集
• 3.8 本章小结
• 第四章 全自动生化分析仪电子系统的软件设计
• 4.1 电子系统软件概述
• 4.2 开发环境
• 4.3 通讯模块软件设计
• 4.4 数据采集模块软件设计
• 4.5 电机驱动模块软件设计
• 4.6 温度控制模块软件设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 电子系统的可靠性设计
• 5.1 硬件系统的可靠性设计
• 5.1.1 降低电子元件失效
• 5.1.2 抗干扰设计
• 5.2 软件系统的可靠性设计
• 5.2.1 软件系统的可靠性设计
• 5.2.2 软件系统的抗干扰设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表