一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统的制作方法

文档序号:5932199
专利名称:一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及干式生化分析仪的硬件系统,尤其涉及一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统。
技术背景 生化分析仪是用来对人体的血液、尿液等体液中各种生化成分进行定量检测和分析的仪器,能够检验如肝功能、肾功能、血脂、心功能,它同时还能测量激素及微量蛋白。人体体液的生化指标在临床疾病诊断和治疗上具有重要的参考价值,是临床的重要参考资料。临床检验中的干式生化分析实际上是相对于经典的湿式生化分析而言,干式生化分析主要是指将液体样品(如血清、血浆、全血、尿液等)直接加到固定在干载体的干试剂上,并且以样品中的水分作为溶剂,是样品中的待测成分与试剂进行化学反应,从而进行分析的一种检验方法,是集当代化学、光学、酶学、化学计量和计算机技术于一体的多学科分析技术。目前,国外的干式生化分析仪发展比较好,具备多种功能且测量精度较高,而国内在这方面的研究比较少,测量精度比较低,并且仪器配置的功能较少,使用不方便,自动化程度低。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种功能齐全,测量精度和自动化程度高的干式生化分析仪的硬件系统。为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本实用新型通过以下技术方案实现一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,包括型号为C8051F350的单片机,所述单片机分别连接电源模块、LED光源模块、信号测量处理模块、RS232接口模块、温度控制模块、温度检测模块和条码扫描模块,所述电源模块连接所述LED光源模块并为其供电,所述条码扫描模块的另一端连接干片感测模块,所述干片感测模块为所述条码扫描模块提供控制信号。进一步的,所述信号测量处理模块具备微弱信号采样电路、前置放大电路、低通滤波电路、工频干扰滤波电路和后置放大电路。进一步的,所述温度控制模块和所述温度检测模块采用负反馈的方式精确控制测
试温度。进一步的,所述LED光源模块运用模拟开关⑶4051设计8个可自动选择的光源通道,能实现8个波长光源的自动切换。进一步的,所述条码扫描模块感应测试干片的到位情况,自动提供控制信号触发条码扫描仪进行条码信息扫描,并将条码信息送至所述单片机进行后续处理。进一步的,所述电源模块提供所述单片机所需的3. 3V电压和信号处理所需的±12V电压。进一步的,所述RS232接口模块选用MAX3232电平转换芯片来实现TTL与RS232电平的转换。本实用新型的原理为光电ニ极管Dl将光信号转换为电流信号,该电流信号经过高精密运算放大器U5组成放大电路的放大作用,流经R13变为电压信号。在此之后是以运算放大器U6A (即0PA2131)为核心的有源低通滤波电路,滤除信号内混杂的高频噪声。滤除高频噪声的信号经过滤波器芯片UAF42组成的エ频信号陷波电路,滤除50Hz的エ频干扰,随后经过U6B和U8 (⑶4051)组成的后置放大电路后送至单片机内。温度测控部分包括温度检测与温度控制。由于温度对化学反应的影响比较大,所以干式生化分析对于温度的要求较高。在系统的硬件设计中,采用反馈法对反应温度进行实时精确控制。热敏电阻对于温度有较高的灵敏度,当温度变化时,热敏电阻的阻值发生相应的变化。恒流源使电流通过热敏电阻,将电阻的变化转换为电压的变化,后经过运算放大器的放大将模拟信号直接送至单片机C8051F350内,在CPU内部与设定的标准值进行比较,并且经过单片机内部的PID算法作用,计算出模拟输出的量,控制帕尔贴加热或者制 冷。例如,当输入电压小于标准值,说明温度高于温度标准值,单片机的模拟输出端输出模拟信号,经放大控制驱动芯片产生电流,使得帕尔贴转换为制冷状态,降低检测温度。反之,若输入电压高于标准值,说明温度低于温度标准值,单片机控制驱动芯片,使得帕尔贴转换为加热状态。在PID负反馈的作用下,能将检测温度控制在37±0. 5°C。本干式生化分析系统能够检测多种生化指标,而不同的生化指标需要不同波长的光进行检测,于是本系统设计了 8波长光路的选择电路。可以通过单片机C8051F350的发出指令信号来选通所需波长的LED光源。由于单片机的引脚为TTL电路,高电平为3. 3V左右,因此无法满足⑶4051的电平要求,将高电平电压由3. 3V转换为12V左右,达到控制⑶4051选通作用。另外,在某些特定的时候,要求所有的光源都处于不发光状态,因此单片机的Pl. O ロ信号连至⑶4051的使能端,以方便的控制⑶4051的工作状态,输出低电平时,⑶4051所有通道都将截止。条码扫描模块包括干片感测和条码扫描,该部分的作用是通过近距检测器检测到干片已经被放置在载片台上,将控制信号发至条码扫描仪,条码扫描仪扫描干片上的条码信息发送至单片机,从而实现被检验者信息的自动输入和识别。其中Ui为近距检测器(HSDL-9100),当干片接近该近距检测器时,经过干片反射回来的光强度增加,流过R3的电流増大,运算放大器U2的同相输入端电压升高。经过U2的放大之后,输入到比较器U3的反向输入端与基准电压进行比较,将数字信号输出到条码扫描仪,通知扫描仪进行条码扫描。其中,通过R8能够设置合理的阈值,防止控制信号振荡。条码扫描仪选用摩托罗拉的SE995。RS232接ロ电路C8051的管脚为LS-TTL电平,即逻辑I为高电平(>2· 5V),逻辑O为低电平(〈O. 25V)。PC或ARM的串口上的电平形式为RS232电平,即逻辑I (MARK)为-3V-15V,逻辑O (space)为3V-15V。二者进行信息通讯的前提是电平类型一致,于是选用MAX3232电平转换芯片来实现TTL至RS232的转换。本实用新型的有益效果是本实用新型能够对微弱的光信号进行检测与信号调理,同时具备自动光源选择、自动条码扫描、自动温度控制等技术,通过与ARM开发板的连接,能够完成对多种生化指标的准确检测。在实际检测过程中,除加样以外其余工作均能实现自动化,检测速度快且能保证测量精度,大大提高了仪器的自动化程度、快速性和可靠性。同时,使用方便快捷,具有较高的实用价值。

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进ー步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图I :本实用新型的硬件系统框图;图2 :本实用新型的信号測量与处理模块电路图;图3 :本实用新型的温度测控模块示意图;图4 :本实用新型的LED光源模块电路图;图5 :本实用新型的条码扫描模块电路图。图中标号说明1、单片机,2、电源模块,3、LED光源模块,4、信号測量处理模块,5、RS232接ロ模块,6、温度控制模块,7、温度检测模块,8、条码扫描模块,9、干片感测模块。
具体实施方式
下面将參考附图并结合实施例,来详细说明本实用新型。參见图I所示,一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,包括型号为C8051F350的单片机1,所述单片机I分别连接电源模块2、LED光源模块3、信号測量处理模块4、RS232接ロ模块5、温度控制模块6、温度检测模块7和条码扫描模块8,所述电源模块2连接所述LED光源模块3并为其供电,所述条码扫描模块8的另一端还连接干片感测模块9,所述干片感测模块9为所述条码扫描模块8提供控制信号。进ー步的,參见图2所示,所述信号测量处理模块4具备微弱信号采样电路、前置放大电路、低通滤波电路、エ频干扰滤波电路和后置放大电路,使信号波形稳定准确,井能够满足不同数量级信号的处理。进ー步的,參见图3所示,所述温度控制模块6和所述温度检测模块7采用负反馈的方式精确控制测试温度,通过对温度测量的负反馈,将温度控制在较小的波动范围之内,減少温度变化对測量精度的影响。进ー步的,參见图4所示,所述LED光源模块3运用模拟开关⑶4051设计8个可自动选择的光源通道,能实现8个波长光源的自动切換。进ー步的,參见图5所示,所述条码扫描模块8感应测试干片的到位情況,条码扫描模块对干片上的条码信息进行识别读取,优选方案采样体积小,反应速度快的摩托罗拉的SE995条码扫描器,并将条码信息送至所述单片机I进行后续处理。进ー步的,所述电源模块2提供所述单片机I所需的3. 3V电压和信号处理所需的±12V电压。进ー步的,所述RS232接ロ模块5选用MAX3232电平转换芯片来实现TTL与RS232电平的转换。进ー步的,该系统的工作流程为将干片置于载物台上,距离检测器感应到干片已经到位,释放信号进行条码扫描,将扫描到的信息送到单片机内存储备用。然后控制机械结构将载物台运送到进样位,将样品滴到干片上,继而将干片引至恒温的检测位进行检测。检测过程主要是首先单片机发出信号选定所需波长的光源,照射到载有样品的干片上,光经过反射至系统的检测部分,继而将光信号转换为电信号,经过放大滤波电路的调理之后,送至单片机进行运算处理。单片机处理之后,通过RS232接ロ与ARM进行通信,并将信息传送至ARM进行后续处理和显示。 需要强调的是,上述设施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明,但是这些说明只是对本实用新型说明性的,而不是对实用新型的限制,任何不超出本实用新型实质精神内的实用新型创造,均落在本实用新型权利保护范围之内。
权利要求1.一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于包括型号为C8051F350的单片机(I ),所述单片机(I)分别连接电源模块(2)、LED光源模块(3)、信号测量处理模块(4 )、RS232接口模块(5 )、温度控制模块(6 )、温度检测模块(7 )和条码扫描模块(8),所述电源模块(2)还连接所述LED光源模块(3)并为其供电,所述条码扫描模块(8)的另一端还连接干片感测模块(9 ),所述干片感测模块(9 )为所述条码扫描模块(8 )提供控制信号。
2.根据权利要求I所述的基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于所述信号测量处理模块(4)具备微弱信号采样电路、前置放大电路、低通滤波电路、工频干扰滤波电路和后置放大电路。
3.根据权利要求I所述的基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于所述温度控制模块(6)和所述温度检测模块(7)采用负反馈的方式精确控制测试温度。
4.根据权利要求I所述的基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于所述LED光源模块(3)运用模拟开关⑶4051设计8个可自动选择的光源通道,能实现8个波长光源的自动切换。
5.根据权利要求I所述的基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于所述条码扫描模块(8)感应测试干片的到位情况,自动提供控制信号触发条码扫描仪进行条码信息扫描,并将条码信息送至所述单片机(I)进行后续处理。
6.根据权利要求I所述的基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于所述电源模块(2)提供所述单片机(I)所需的3. 3V电压和信号处理所需的±12V电压。
7.根据权利要求I所述的基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,其特征在于所述RS232接口模块(5)选用MAX3232电平转换芯片来实现TTL电平与RS232电平的转换。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单片机的干式生化分析仪的硬件系统,包括型号为C8051F350的单片机,所述单片机分别连接电源模块、LED光源模块、信号测量处理模块、RS232接口模块、温度控制模块、温度检测模块和条码扫描模块,所述电源模块还连接所述LED光源模块并为其供电,所述条码扫描模块的另一端连接干片感测模块,所述干片感测模块为所述条码扫描模块提供控制信号。本实用新型能够对微弱的光信号进行检测与信号调理,同时具备自动光源选择、自动条码扫描、自动温度控制等技术,能够完成对多种生化指标的准确检测;在实际检测中,除加样以外其余工作均实现自动化,检测速度快且保证测量精度,提高了仪器的自动化程度、快速性和可靠性;使用方便快捷,具有较高的实用价值。
文档编号G01N21/47GK202393704SQ20112049398
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者王弼陡, 程文播, 钱庆 申请人:苏州生物医学工程技术研究所
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