微量注射泵控制系統設計

論文編號:JD1161  論文字數:29186,頁數:66

微量注射泵控制系統設計
                               
摘要
 微量注射泵是一種新型泵力儀器，它是一種用少量液體將藥物精確、微量、勻速、持續的泵入人體內的儀器。使用微量注射泵，即可以定時控制藥物用量，避免藥物因濃度大小波動而產生的副作用，避免了一次給藥時藥物產生的峰值效應對人體肝腎等臟器損害，大大減少總用藥量，又可保證藥物的最佳有效血藥濃度，達到好的治療效果，給病人帶來了福音，給醫務人員帶來方便。
 目前微量注射泵難以推廣應用是因為它的價格較貴，國產價格幾千至一萬多元不等，進口價格二至五萬多元，這從一定程度上限制了它的推廣使用，因而價格因素是它能否廣泛使用的根本原因。所以制作一臺小型微量注射泵非常有意義。
 鑒于此，本畢業設計將試制一種體積小，重量輕，功能較全，實用，便于攜帶且成本較低的微量注射泵。本論文將介紹這種微量注射泵控制系統的設計過程。
 這種微量注射泵具有以下主要功能：1．可根據所設參數，自動計算并控制注射速度（0.1-999ml/h）；2．注射總量設置及已注射總量累計顯示（0.1-9999ml）；
3．可快速推進（200ml/h）；  4．具有Standby（限時暫停）功能；5．可對下列情況進行報警：阻塞、內部錯誤、注射結束提前預報警、注射結束；6．自動檢測注射器尺寸（20ml、50ml）；7．具有“自檢”功能；8．可選配電池（外接）。
 根據上述的功能要求，本文作者在查閱了許多相關文獻資料并分析比較了國內外現有微量注射泵的優缺點基礎上，確定了控制系統的設計方案。該微量注射泵控制系統以STC89C58單片機為控制核心，硬件設計采用模塊化結構。
 
關鍵詞：微量注射泵  控制系統  系統設計 單片機

Microinjection pump control system design
Abstract
.......................................
 Keywords : microinjection pump  control system  system design  MCU

目   錄
摘要 I
Abstract II
目   錄 IV
第一章  緒論 1
1.1引言 1
1.2國內外研究現狀及發展趨勢 2
1.3本課題主要研究內容 5
第二章  系統功能分析和方案設計 6
2.1系統功能分析 6
2.2系統總體方案設計 6
2.2.1人機界面面板 8
2.2.2電源開關 8
2.2.3微處理器控制系統 8
2.2.4電機驅動及穩速部分 9
2.2.5注射器自動定標系統 9
2.2.6電源 9
2.2.7機械傳動部分 9
第3章  控制系統部分硬件的選型和設計 10
3.1電源 10
3.1.1蓄電池的選擇 11
3.1.2充電電路的設計 11
3.1.3欠電報警電路 12
3.2電源開關 13
3.2.1電源開關要求 13
3.2.2電源開關選擇 13
3.3人機界面 14
3.3.1鍵盤及顯示的基本方案 14
3.3.2鍵盤接口 14
3.3.3LED顯示器 15
 3.3.3.1LED的結構及原理 15
 3.3.3.2LED的顯示方式 15
3.3.4操作面板按鍵介紹 16
3.4注射器自動定標系統 17
3.4.1霍爾元件原理 17
3.4.2霍爾開關在微量注射泵中的應用 19
3.5 步進電機及其驅動器 19
第四章 控制系統硬件設計 22
4.1系統方案確定 22
4.2微泵控制系統主硬件設計 22
4.2.1系統主控電路板設計 23
 4.2.1.1主控芯片模塊 24
 4.2.1.2 步進電機驅動模塊 29
 4.2.1.3通信模塊 30
 4.2.1.4人機界面模塊 31
 4.2.1.5電源模塊 32
 4.2.1.6主控板部分電子元件選型 33
 4.2.2主控電路板的制作 35
 4.2.2.1電路原理圖的制作 35
 4.2.2.2電路板的制作 36
4.3系統的可靠性設計 39
4.3.1供電系統干擾與抑制 39
4.3.2過程通道的干擾和抑制 39
4.3.3印刷電路板及電路的抗干擾設計 40
 4.3.3.1地線設計 40
 4.3.3.2去耦電容配置 41
 4.3.3.3印制電路板尺寸與器件布置 41
第五章  硬件調試 42
5.1電源及CPU部分 42
5.1.1電源調試 42
5.1.2CPU調試 42
5.2顯示器及鍵盤部分（借助軟件） 42
5.2.1顯示器調試 42
5.2.2鍵盤調試 46
總結 50
致 謝 51
參考文獻 52
附錄一  電路原理圖 53
附錄二  PCB圖 55
附錄三  系統部分調試程序清單 56