一种全自动生化分析电子系统的制作方法

本发明涉及一种全自动生化分析电子系统，适用于医疗领域。

背景技术：

生化检验是医生确定病人病情的重要手段之一，通过对人体体液的检验可以测定其中的各项生化指标，如:无机磷、血红蛋白、总蛋白、转氨酶、血糖血脂、免疫球蛋白、尿酸等。当人体某些肌体组织发生病变，病人体液中的生化指标将会出现相应的变化，因此常规生化指标的检测成为当前医疗检测的重要手段。结合其他临床资料，进行综合分析，可以帮助诊断疾病、对器官功能做出评价并决定今后治疗的基准。

全自动生化分析仪(automaticchemistryanalyzer,aca)就是用于测定人体体液的各项生化指标的分析仪器，利用自动化技术、光学、电子学、精密机械、热工学、生物化学、分析化学、临床医学、超微量分析和计算机科学把生物化学分析过程中的取样、稀释、加试剂、去干扰、混匀、保温反应、自动检测、结果计算、显示和打印、存储以及实验后的清洗等步骤完全交由机器完成、自动化的仪器，且要求高精度、高可靠性，是一个十分复杂的系统川。它完全模仿并代替手工操作，不仅提高了工作效率，还减少了主观误差，稳定了检验质量。由于这类仪器精度高、重复性好、简便快速、自动化程度高、标准化、微量等优点，使得全自动生化分析仪在临床医学、生命科学、生物化学、食品和环境监测等研究领域均得到广泛的应用。

目前，国产生化分析仪主要为半自动型，属于低端产品。国内因为起步较晚、研发资金及科研人才的短缺，大多数国产生化分析仪分析速度慢、试剂消耗量大，其自动化程度、精度、稳定性和可靠性与国外产品还存在相当大的差距。随着我国经济水平的提高和医疗条件的发展，需要全自动生化分析仪检测的生化指标精度及测试工作量的要求增大，研制和开发具有自主知识产权的、高性能的全自动生化分析仪已迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明提供一种全自动生化分析电子系统，系统的分析精度、检测准确度、检测速度均有所提高，且电路结构紧凑，工作稳定，重复性好，提高了工作效率，具有良好的抗干扰性和可靠性，解决了自动生化分析电子系统自动化程度不高的问题。

本发明所采用的技术方案是：

全自动生化分析电子系统由控制核心模块、电源模块、通讯模块、数据采集模块和电机驱动模块组成。

所述控制核心模块采用全速usbflash微控制器芯片c8051f340，是完全集成的混合信号片上系统型mcu，该器件具有较快的处理速度和较大的存储容量，并且具有在系统可编程的功能。微控制器c8051f340核心电路采用直流供电，外部时钟采用12m晶体振荡器，c8051f340上的p10～p15引脚作为传感器数据采集的输入端口。

所述电源模块设计了两种供电方式:c8051f340与上位机相连，从上位机usb接口提取电源输入至regin引脚，经电源转换芯片lm1117-3.3将电压降至+3.3v；此系统还具有独立的电源模块，应用于usb不能供电的场合。为了增加系统的抗干扰性能，数字电源dvdd与模拟电源avdd分开供电。dgnd为数字地，agnd为模拟地，pgnd为电源地，为了提高系统的抗干扰性，数字地和模拟地分开布线并且只在电源地处连接，地信号之间用0欧姆的电阻连接以达到共地的目的。

所述通讯模块中，传感器测得的信号数据经过预处理电路由csos1f340的片上aid或者外接的aid转换电路采集，经usb总线传输给上位机处理，为实现usb访问外部设备，c8051f340微控制器集成了一个符合usb2.0通信标准的全速/低速usb功能控制器(usbo)，包括串行接口引擎(serialinterfaceengine,sie)，usb收发器(包括匹配电阻和可配置上拉电阻)，1kbfifo存储器和时钟恢复电路，不需要额外的外部元件。通过访问特殊功能寄存器usbo的地址寄存器(usboadr)和usbo数据寄存器(usbodat)达到访问usb控制寄存器的目的：通过先写usb寄存器index(目标断点号)实现对端点控制/状态寄存器的访问。

所述数据采集模块中的a/d转换电路采用ad公司生产的ad976芯片实现模拟数字转换，ad976是采用开关电容逐次逼近的高精度快速16位模数转换器，电容阵列减少了电阻阵列引起的线性误差，不需要额外的采样保持电路;具有高精度、接口简单等优点。由于入射光焦点对准比色杯正中间时为有效信号，因此还需接收来自光电编码器的脉冲信号，对电机位置进行计数以判断有效采样位置，并在收到上位机的数据请求时，将数据发送到上位机。

所述电机驱动模块主要实现对各执行部件的步进电机的驱动，由两部分组成:一是驱动取样臂和搅拌臂的驱动电路，二是驱动转盘的驱动电路。各驱动电路均采用集成芯片l297和l298构成的典型电路。控制芯片l297主要接收微控制器发出的信号脉冲，l297与l298配合使用，控制双极步进电机时工作电流可达2.5a。步进电机每相线圈的两端反向接入二极管是为了对电机线圈产生的感应电动势起到卸放的作用，避免电机过热。

本发明的有益效果是：系统的分析精度、检测准确度、检测速度均有所提高，且电路结构紧凑，工作稳定，重复性好，提高了工作效率，具有良好的抗干扰性和可靠性，解决了自动生化分析电子系统自动化程度不高的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制核心模块。

图2是本发明的电源模块。

图3是本发明的通讯模块。

图4是本发明的数据采集模块。

图5是本发明的电机驱动模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制核心模块采用全速usbflash微控制器芯片c8051f340，是完全集成的混合信号片上系统型mcu，该器件具有较快的处理速度和较大的存储容量，并且具有在系统可编程的功能。微控制器c8051f340核心电路采用直流供电，外部时钟采用12m晶体振荡器，c8051f340上的p10～p15引脚作为传感器数据采集的输入端口。

如图2，电源模块设计了两种供电方式:c8051f340与上位机相连，从上位机usb接口提取电源输入至regin引脚，经电源转换芯片lm1117-3.3将电压降至+3.3v；此系统还具有独立的电源模块，应用于usb不能供电的场合。为了增加系统的抗干扰性能，数字电源dvdd与模拟电源avdd分开供电。dgnd为数字地，agnd为模拟地，pgnd为电源地，为了提高系统的抗干扰性，数字地和模拟地分开布线并且只在电源地处连接，地信号之间用0欧姆的电阻连接以达到共地的目的。

如图3，通讯模块中，传感器测得的信号数据经过预处理电路由csos1f340的片上aid或者外接的aid转换电路采集，经usb总线传输给上位机处理，为实现usb访问外部设备，c8051f340微控制器集成了一个符合usb2.0通信标准的全速/低速usb功能控制器(usbo)，包括串行接口引擎(serialinterfaceengine,sie)，usb收发器(包括匹配电阻和可配置上拉电阻)，1kbfifo存储器和时钟恢复电路，不需要额外的外部元件。通过访问特殊功能寄存器usbo的地址寄存器(usboadr)和usbo数据寄存器(usbodat)达到访问usb控制寄存器的目的：通过先写usb寄存器index(目标断点号)实现对端点控制/状态寄存器的访问。

如图4，数据采集模块中的a/d转换电路采用ad公司生产的ad976芯片实现模拟数字转换，ad976是采用开关电容逐次逼近的高精度快速16位模数转换器，电容阵列减少了电阻阵列引起的线性误差，不需要额外的采样保持电路;具有高精度、接口简单等优点。由于入射光焦点对准比色杯正中间时为有效信号，因此还需接收来自光电编码器的脉冲信号，对电机位置进行计数以判断有效采样位置，并在收到上位机的数据请求时，将数据发送到上位机。

如图5，电机驱动模块主要实现对各执行部件的步进电机的驱动，由两部分组成:一是驱动取样臂和搅拌臂的驱动电路，二是驱动转盘的驱动电路。各驱动电路均采用集成芯片l297和l298构成的典型电路。控制芯片l297主要接收微控制器发出的信号脉冲，l297与l298配合使用，控制双极步进电机时工作电流可达2.5a。步进电机每相线圈的两端反向接入二极管是为了对电机线圈产生的感应电动势起到卸放的作用，避免电机过热。