基于80C196KB单片机的医用灭菌器控制系统设计
灭菌器是保护人类生命健康的重要器材,发达国家无论是家用灭菌器还是商用灭菌器都很普及。
而灭菌器灭菌是否合格大部分取决于控制系统是否可靠,针对某医疗设备厂灭菌器控制系统不稳定、人机界面不友好等实际问题,采用80C196KB单片机为该厂设计灭菌控制系统,消除原有系统的缺陷并相应增加一些功能,相比51系列单片机,96系列片上资源更丰富,设计系统相对容易。
该灭菌器主要进行包裹类、器械类、乳胶类、液体类及其它类五项进行灭菌,其工艺大体相同,不同之处可由程序控制。通过其工作原理可知,根据里外锅的温度和压力是否达到规定值而进行各种动作控制。
灭菌室实际温度和压力值由半导体集成温度传感器AD590JH和集成压力传感器MPX5500D测量,采集的2路温度信号和2路压力信号由P0.0~P0.3送入80C196CKB芯片。在80C196CKB中,有一个8通道的10位A/D转换器,适用于多路数据采集系统。一次A/D转换需88个状态周期。其优点是在满足工艺要求的情况下极大地简化了硬件电路,有益于电路的可靠性。
80C196CKB里的数字量经数字滤波、标度变换后一方面通过LCD显示,另一方面与设定进行比较,得到偏差E和偏差变化率EC,为后续控制提供依据。采用并行输出接口电路8255A来实现近20路开关控制量的输出控制。温度控制是由调节蒸汽阀门的开口来实现,控制量经D/A转换为模拟量输出,功率放大后控制蒸汽阀的开口。用户通过键盘设定灭菌温度、时间和脉动真空次数,满足各种消毒要求。
采用DS12887并行时钟模块
人机界面主要包括键盘、显示和微型打印机接口电路。键盘采用软键盘形式,由程序处理来实现键码的识别、去抖动和确认;通过一块8255A实现了键盘和打印机的硬件接口。显示器采用内置T6963C控制器的LCD显示模块,用以动态显示温度、压力、时间和操作提示等。打印机用于打印相关的运行工艺参数。用户界面在软件上的实现是由分散而不是集中的软件模块来实现的。
本系统所有器件均采用单一+5V电源供电,由于实际应用时,数据采集时信号容易受到干扰,因此在信号输入输出接点处采取光耦隔离电路,并采取屏蔽电阻等措施保证系统的稳定。
本系统功能很多,为了便于设计和维护,采用自顶向下逐步细化的结构化模块设计方法,将具有独立功能的子程序都设为子程序模块,相关的功能均由相应的功能子程序实现。主程序由初始化、灭菌类别选择和相关显示、参数比较、执行机构输出控制等组成,其核心是温度和压力参数的比较和相应的输出控制;时间的动态显示由定时器1溢出中断处理程序执行;4个通道的温度、压力数据采集处理和动态显示由A/D转换结束中断处理程序完成。由于显示程序比较大,放在中断处理程序中运行使背景程序简洁,有利于软件运行的可靠性。