600速全自動生化分析儀控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、全自動生化分析儀是一種集光、電、機、液于一體的大型檢驗類儀器，主要用于檢驗人體體液的各種生化指標，是醫(yī)療臨床檢驗的必備儀器之一。由于中國的生化分析儀研制起步晚、水平低，國產(chǎn)儀器的精度跟世界先進儀器之間的差距比較大，而作為生化分析儀的核心-控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性的提高更是任重而道遠。本文旨在研究與開發(fā)一款功能齊全、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟可靠、使用簡單的中型全自動生化分析儀控制系統(tǒng)，為后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)提供必要的指導意義。
　　本文首先介紹了國內、外生

2、化分析儀的相關技術的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，并對生化分析儀的類型進行了闡述，從而得出了本文的研究重點-分立式全自動生化分析儀；接著介紹了生化分析儀的工作原理和整體結構，著重講述了控制系統(tǒng)的設計：硬件部分和軟件部分。從硬件的角度來看，整個控制系統(tǒng)的輸入輸出量非常多，對時序的要求非常嚴格，實時性很強。因此選用了高性能的ARM處理芯片SAM3U4E(cortex-M3的內核)與Altera公司的EP4CE10F17C8N芯片，它們一起構成了整個硬件控

3、制系統(tǒng)的核心，既簡化了硬件結構，又提高了整個硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。軟件系統(tǒng)包括上位機軟件和下位機控制軟件，在下位機控制軟件中利用FPGA來實現(xiàn)系統(tǒng)的實時控制，弱化主控制器(MCU)在實時控制過程中的角色，增強主程序的穩(wěn)定性和可靠性。
　　生化分析儀是屬于光學式分析儀器，分光光度法是基于物質對光的選擇性吸收原理而建立起來的方法。這樣對采集光電信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度要求很高。為了方便調整信號的強弱，系統(tǒng)采用了數(shù)字電位器，同時選用

4、13-bit的高速A/D轉換芯片AD7327，既滿足了精度要求，又降低了系統(tǒng)的成本。
　　全自動生化分析儀的主要控制對象為步進電機，而步進電機的控制方法有兩種：恒壓和恒流兩種控制。由于恒壓的控制方式對步進電機的要求很高，在電機運行的過程中，其電流是方波，導致轉矩不恒定，存在比較大的脈動，所以本文采用的是恒流控制方式。根據(jù)不同的步進電機，選擇不同的驅動芯片，同時在電機的運行過程中，采取不同的梯形加減速曲線，保證了電機的平穩(wěn)運行。