基于单片机的血沉自动测试仪的设计_课程设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的血沉自动测试仪的设计_课程设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

魏氏测量方法的原理，在本设计中，把人工测量血浆段环节改由利用红外对管进行。 首先，将红外对管和步进电机固定在一起，然后再利用步进电机的上下移动来实现红外对管的上下移动。 由于血样出现分层后血浆部分比较清澈透光性好，而血细胞部分透光性差，利用燕山大学里仁学院课程设计论文 8 红外对管扫描时就可以很容易识别出哪里是血细胞哪里是血浆。 所有的测量和数据处理是由一个单片机所控制的。 当红外对管识别出血细胞和血浆后 ，利用电压比较器把测量的信号转化为单片机可以识别的高低电平 ,然后传给单片机进行处理；在单片机控制步进电机上下移动时通过单片机内部的记数器来计算步进脉冲的个数以确定步进电机的移动距离最后计算出试管内血细胞的沉降位置。 本自动血沉自动测试仪设计为每四分钟扫描一次，为了能够同时测量多组血样，在本设计中采用了两个 8 路的多路选择开关来控制多个试管插孔，这样可以实现同时测量十六组血样。 因此就可以把该血沉自动测试仪分为以下几个模块，分别是：采集模块、中 心控制模块、串行通 信模块、 键盘模块、显示模块和打印模块。 其基本工 作 电路图如下所示： 燕山大学里仁学院课程设计论文 9 167。 22 血沉自动测试仪基本构成 采集模块 血沉自动测试仪的采集部分由两个多路选择开关，十六组红外对管，一个电压比较器和一个步进电机组成。 它的基本采集流程是，首先利用安装在步进电机上的红外对管来采集试管内的液面信号，然后通过电压比较器将采集到的液面信号转化为单片机可以识别的高低电平信号，再将高低电平信号传给单片机进行分析。 血沉自动测试仪设计了两排测试孔，每排有八个孔，为了方便测试，用两个多路选择开关来控制每个测试孔位。 下面逐一进行介绍。 221 红外对管介绍 实验所用的红外对管 由一个红外发射二极管和一个红外接收二极管组成，并将其与步进电机固定在一起。 其基本原理 如下图 所示。 当红外发射管与红外接收管之间没有障碍物时，红外接收二极管由于接收到红外光辐射而导通，输出电平为低；当红外发射管与红外接收管之间有障碍物时，红外接收二极管截止，输出电平为高。 因而，利用其输出电平的高低很容易判断出红外对管之间有无障碍物。 因为血浆和血细胞具有不同的折射系数和反射能力以及透光能力 ,当用血浆和血细胞分别来遮挡红外发射管发出的红外辐射时 ,接收管接收到的信号将发生很大变化，因此利用红外接收管输出电平的高低变化 便可以判断出测到的是血细胞还是血浆。 燕山大学里仁学院课程设计论文 10 222 电压比较器介绍 电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，它的输入信号是模拟电压，输出信号一般只有高电平和低电平两个稳定状态的电压。 本系统中利用电压比较器将红外接收管输出的电压信号与设定的阀值电压进行比较，从而输出单片机可以识别的高低电平，以便单片机进行数据的分析和处理。 电压比较器的原理图。 燕山大学里仁学院课程设计论文 11 223 多路选择开关介绍 由于单片机工作速度很快，而本系统中被测参数的变化比较慢，所以一个单片机可供十几～几十个回路同时使用。 但是，单片机在某一时刻只能接收一个通道的信号，因此必须通过多路开关进行转换，以便完成由多到一的转换。 本系统中要求对十六个通道的信号进行采集，这样必须通过多通道动态信息采集来实现。 电子集成技术的发展和计算机技术的进步使得程控放大器和抗混滤波一体化，数据采集可编程化成为现实，大大提高了动态信号处理的水平精度。 电压比较电路任一时刻只能对一路信号进行处理，为了实现对多路输入信号进行处理，必须采用多路切换技术，对多路 输入信号进行轮流切换，以使电压比较器能分时对每一路信号进行处理，多路选择开关就是为了实现这一功能而设计的电路。 为了对十六路模拟输入信号进行切换，本系统采用了两片八选一模拟开关芯片 CD4051B 来组成多路选择开关电路。 CD4051B 芯片内部含有三组单刀双掷开关，三组开关具体接通哪一通道，由输入地址码ABC 来决定，具体的对应关系见下表。 其引脚分布见下图。 燕山大学里仁学院课程设计论文 12 燕山大学里仁学院课程设计论文 13 224 步进电机介绍 步进电机是一种作为控制用的特种电机 , 它的旋转以固定的角度 (称为“步距角” )一步一步运行 ,其特点是没有积累误差 , 所以广 泛应用于各种开环控制。 步进电机的运行要有一电子装置进行驱动 , 这种装置就是步进电机驱动器 , 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移 , 或者说控制系统每发一个脉冲信号 , 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。 所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。 所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的。 步距角表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。 电机出厂时给出了一个步距角的值，如 86BYG250A 型电机给出的值为 176。 /176。 （表示半 步工作时为 176。 、整步工作时为 176。 ），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关，参见下表 : 主要功能特性： 基于 MCS51 内核和指令系统 可外接 64kB 外部程序存储器 ROM 32 个双向 I/O 口 128x8bit 内部 RAM(可扩充 64kB 外部存储器 ) 3 个 16 位可编程定时 /计数器 8k OTP 程序存储器 6 个中断源 时钟频率 033MHz 电源空闲和掉电模式 工作电压范围 3 位保密位 (OTP ROM) 4 层优先级中断嵌套 双数据指示器 外中断唤醒电源掉电模式 全双工增强 UARL 通道 异步端口复位 帧数据错误检测 可编程时钟输出 自动地址识别 布尔处理器 225 数据通信 数据通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种方式 ：并行通信是燕山大学里仁学院课程设计论文 14 指利用多条数据线将一个数据的各位同时传送；串行通信是指利用一条数据线将数据一位一位的顺序传送。 并行通信的特点是传输速度快适用于短距离通信，串行通信的特点是通信线路简单，利用电话线路或电报线路就可以进行通信，降低成本，适用于远距离通信，但是通信速度慢。 由于本系统的资源有限，而且对速率的要求也不高因此串行通信是最佳选择。 串行通信又分为同步通信和异步通信两种。 同步通信的数据传输速率相对异步通信较高，但是同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步，故发送时钟除应和发送的波特率保持一致外，还要求把 它同时传送道接收端去。 因此在本系统的设计中采用异步通信。 串行接口总是和串行数据传输联系在一起，而串行数据的传输通常又被人们习惯的称为“串行通信”。 可见，为了实现串行通信必须设计和使用相应的串行接口。 所以在讨论串行接口之前，首先介绍一下串行通信的基本概念。 数据传输方式 在串行通信中，数据是在两个不同的站之间传送的。 按照数据传送的方向，串行通信可分为 3 种制式，即单工、半双工、和全双工。 ⑴单工制式 这种方式只允许数据按一个固定的方向传送，如图，图中 A 方式只能发送，叫发送器； B 方式只能接受，叫接收器。 数 据只能从发送器 A 传到接受器 B 而不能反过来。 （ 2）半双工方式 如图，数据既能从 A 传到 B 也能从 B 传到 A，因此 A 方、 B 方都既可作发送器又可作接收器，通常称之为收发器。 从这个意义上说，这种方式属双向工作方式。 但是 A、 B 之间只有一根传输线，信号只能分时在两个方向传输，不能同时双向传输，所以称之为半“双工”方式。 在这种方式下工作时，要么 A 发送 B 接收，要么 B 发送 A 接收，不能同时工作，一般让 A、 B 都处于接受方式以便随时响应对方的呼叫，组成一个单方向传输的通信线路。 燕山大学里仁学院课程设计论文 15 ⑶全双工制式。