【正文】 光源采用這種間歇式供電方式，不僅減少了由于光源持續(xù)加額定電壓后，光源持續(xù)高溫引起的光譜漂移、光強(qiáng)變化，而且延長光源的使用壽命；同時(shí)，還可以 減少由于持續(xù)高強(qiáng)度光照射引起光電接收器件的疲勞。即：由反江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 20 饋電壓端 FB 控制 VSW 端輸出為高阻或 +12V。這種方式實(shí)際上只是控制對光源的電輸入，而不是控制實(shí)際的光強(qiáng)度輸出。右邊輸出引腳連接到 MCU 的中斷口，從而可以判斷其中間是否有 缺口。如果沒有定位，濾光盤每次轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的角度誤差將會(huì)無限的累積。 2. 零位檢測 圖 生化分析儀光路系統(tǒng) 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 19 在圖 的濾光鏡結(jié)構(gòu) 中，主結(jié)構(gòu)是個(gè)圓盤，出于定位的需要，在圓盤上設(shè)計(jì)一個(gè)缺口，缺口的前后有一個(gè)定位電路，定位電路位置是固定的，其作用是在圓盤轉(zhuǎn)到缺口時(shí)發(fā)出信號，以確定復(fù)位。在圓形的濾光盤上分別放置 10 種不同的分光鏡，通過透鏡 A將光束投射濾光盤上，可以獲得： 340nm、 405nm、 492nm、 510 nm、 545 nm、 578 nm、630 nm 的 7 路單色光束。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO ，分別為測試模式選擇、測試時(shí)鐘、測 試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出。如果需要使用片 內(nèi)系統(tǒng)或引導(dǎo)裝載程序 (ISP 功能 ),輸入時(shí)鐘頻率將被限制到 10M～25MHz。 2) MAX708S 的主要特點(diǎn)： ? 高精度電壓監(jiān)控器：復(fù)位門檻為 ； ? 復(fù)位脈沖寬度： 200ms； 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 17 ? 最大靜態(tài)電流 100uA； ? 支持開關(guān)式 TTL/CMOS 手動(dòng)復(fù)位輸入； ? VCC 下降至 1V時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號； ? RESET 輸出：支持高 /低電平兩種方式； ? 內(nèi)嵌電壓監(jiān)測器，可檢測供電失敗或電池不足警告。 復(fù)位芯片的復(fù)位門檻選擇至關(guān)重要 ,一般應(yīng)當(dāng)選擇微控制器的 IO 口供電 電壓范圍為標(biāo)準(zhǔn) ；針對 LPC2020 來說，這個(gè)范圍 ～ ,所以其復(fù)位門檻應(yīng)當(dāng)選擇為。這個(gè)復(fù)位邏輯需要一個(gè)復(fù)位信號才能工作。為了得到 ,源，選用了 SPX1117 系列 LDO 芯片，其輸出電流大，輸出電壓精度高，穩(wěn)定性好，輸出電流可達(dá) 800mA，輸出精度在正負(fù) 1％ 以內(nèi)，還具有電流限制和熱保護(hù)功能，廣泛的用于嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制等領(lǐng)域。 LPC2124 內(nèi)核工作電壓為 ，外設(shè)工作電壓為 ，一些外圍接口電路 以及帕而貼 需要 ＋ 5V電壓 ，OP07 需要－ 5V 電壓，而電 機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片需要的電壓是 12V，因此設(shè)計(jì)了 圖 所示的電源方案。包括 存儲(chǔ)電路、液晶顯示、鍵盤電路、打印機(jī)電路 以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。這部分電路主要包括 光 強(qiáng)的控制、溫度的控制 、液路的控制 。這些是完成系統(tǒng)功能的必要組成部分，其主要作用是保證系統(tǒng)的各部分能正常的工作，然后 MCU 根據(jù)外圍電路的動(dòng)作，進(jìn)行必要的處理以及執(zhí)行相應(yīng)的命令。還包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、印刷板設(shè)計(jì)等。 ? 片內(nèi)晶振頻率范圍： 1～ 30MHz。 ? 通過片內(nèi) PLL 可實(shí)現(xiàn)最大為 60MHz 的 CPU操作頻率。 ? Embedded ICE— RT 接口使能斷點(diǎn)和觀察點(diǎn) .當(dāng)前臺(tái)任務(wù)使用片內(nèi) 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 14 RealMonitor 軟件調(diào)試時(shí)，中斷服務(wù)程序可繼續(xù)執(zhí)行。 ? 可加密：全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)可加密的 ARM 微控制器 ? 256KB 片內(nèi) Flash 程序存儲(chǔ)器（在工作溫度范圍內(nèi)，片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器至少可擦除和寫 10,00 次）。 LPC2124 是一款工業(yè)級 嵌入式微控制器， 64 腳 LQFP 封裝，芯片面積僅10mm10mm， 圖 所示 為其方框圖 [23]： 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 13 A R M 7 T D M I S測 試 和 調(diào) 試 接 口A H B 橋P L L內(nèi) 部 S R A M控 制 器A H B t o V P B橋V P B分 頻 器外 部 中 斷捕 獲 / 比 較定 時(shí) 器 0 / 1通 用 I / OP W M 0實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘I I C 串 行 接 口S P I 串 行 口U A R T 0U A R T 1看 門 狗 定 時(shí) 器系 統(tǒng) 控 制內(nèi) 部 F L A S H控 制 器系 統(tǒng) 功 能向 量 中 斷 控 制 器A H B 譯 碼 器仿真跟蹤模塊1 6 KS R A M2 5 6 KF A L S HA D CTRST**TMS**TCK**TDI**TDO**XTAL1XTAL2RSTVSSVDDA M B A A H B先 進(jìn) 的 高 性 能 總 線V P BA R M 7 局 部 總 線E I N T 0 *E I N T 1 *E I N T 2 *E I N T 3 *C A P 0 ~ 8 *M A T 0 ~ 8 *A D C 0 ~ 3 *P 0 . 3 0 : 0P 1 . 3 1 : 1 6P W M 6 : 1S C L *S D A *S C K *M O S I *M I S O *S S E L *R x D *T x D *T x D *R x D *調(diào) 制 解 調(diào)控 制 ( 6 p i n s )* 與 G P I O 共 用 。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用 16 位 Thumb 模式將代 碼規(guī)模降低超過 30%， 而性能的損失卻很小。 嵌入式處理器 LPC2124簡介 在設(shè)計(jì)生化分析儀器時(shí)，根據(jù)控制任務(wù) 的復(fù)雜程度和可靠性、精度等指標(biāo)要求選擇了一種性價(jià)比合理的 MCU。 本章小結(jié) 本章 講述了 生化分析儀的 相關(guān)知識(shí)，介紹了生化分析的 基礎(chǔ) ，分析 測試基礎(chǔ)，講解了生化分析的步驟和過程，并詳細(xì)介紹 了幾種主要的生化分析方法 ，并對幾種方法的使用進(jìn)行比較 。為糾正因步進(jìn)電機(jī)失步造成的濾光片位置偏差，安裝有光電位置的 零位檢測器，濾光盤 每 轉(zhuǎn)動(dòng)周進(jìn)行一次 位置校 準(zhǔn)。生化分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 從測試對象處采取血液等 ,分離出有用成分 ， 將所取得的樣品用標(biāo)記將其和受試者聯(lián)系起來 [20 21]。所以，校準(zhǔn)過程的正確性尤其重要。對曲線上的任一點(diǎn)，曲線的橫坐標(biāo)對應(yīng)濃度為 C1，縱坐標(biāo)對應(yīng)反應(yīng)吸光度 A1。 工作曲線與工作方程 工作曲線是反應(yīng)吸光度隨生化項(xiàng)目濃度變化關(guān)系的曲線 [19]。其測定方式是監(jiān)測比色池內(nèi)反應(yīng)溶液在前后兩次時(shí)間間隔內(nèi)的吸光度變化值。 3) 雙波長測定方法， 其原理是檢測待測樣品的吸光度時(shí)，同時(shí)用兩個(gè)波長檢測，用主波長的吸光度減去副波長的吸光度，并與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，計(jì)算待測樣品的濃度，即： 21()s s sC A A F? ? ? （ ） 式中， 1sA ―待測樣品在副波長下的吸光度； 2sA ―待測樣品在 主波長下的吸光度；F ―常數(shù)，由用戶所選擇的試劑給出（因素值）或由儀器測量標(biāo)準(zhǔn)樣品得到： 21STDSTD STDCF AA? ? （ ） 式中，1STDA―標(biāo)準(zhǔn)樣品在副波長下的吸光度；2STDA―標(biāo)準(zhǔn)樣品在主波長下的吸光度 雙波長法不僅可以有效地校準(zhǔn)樣本的混濁、溶血、黃疸等，還可對電源波動(dòng)有補(bǔ)償 效果。 也可以直接采用試劑空白作為參比溶液 ， 檢測吸光度 ， 即可認(rèn)定 A空 白 為 0。反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間也由試劑盒給定。 A標(biāo) 準(zhǔn) ： n 毫升標(biāo)準(zhǔn)液加入到 m 毫升試劑中，在恒溫環(huán)境中反應(yīng)一定時(shí)間后，反應(yīng)液的吸光度。根據(jù)不同的反應(yīng)曲線江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 7 特點(diǎn)即形成復(fù)合物的速度特點(diǎn)，一般把測定的方法分為 終點(diǎn)法、速率法 、雙波長法和兩點(diǎn)法 [1618]。但上式是以下列條件為前提： (1)吸收過程中各物質(zhì)無相互作用，但各物質(zhì)的吸光度具有加合性； (2)輻射與物質(zhì)的作用僅限于吸收過程，沒有熒光、散射和光化學(xué)現(xiàn)象； (3)吸收物是一種均勻分布的連續(xù)體系。光電轉(zhuǎn)換器將透射光轉(zhuǎn)換為電信號，此后經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理，可得到樣品溶液的濃度。分光光度法是絕大多數(shù)生化分析儀所采用的一種檢測方法，它是基于不同分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對電磁輻射的選擇性吸收而建立起來的方法，屬于分子吸收光譜分析法。 對調(diào)試遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，在 前面 的基礎(chǔ)上，討論生化分析儀的以后需要改善的地方。各個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，編程和調(diào)試 。以江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 4 LPC2124 為核心，實(shí)現(xiàn)生化分析儀的硬 件設(shè)計(jì)，完成硬件平臺(tái)，接口模塊，信號調(diào)理模塊的開發(fā)和設(shè)計(jì)，并使 硬件平臺(tái)具有一定的抗干擾能力。開展自動(dòng)生化分析儀的研究，對于提高我國分析儀器的研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)水平具有重大的作用和意義[13]。由于這類儀器一般都具有靈敏、準(zhǔn)確、快速、節(jié)省和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，使得生化分析儀在臨床生化分析中得到了廣泛應(yīng)用也具有重要的研究意義。隨著臨床檢驗(yàn)儀器向著機(jī)械化、 自動(dòng)化 、 精密化和簡單化的方向發(fā)展，一些高靈敏度 、 多功能 、 高智能化的檢測儀器不斷涌現(xiàn)并被 廣泛應(yīng)用。在臨床分析方面，生化分析儀主要用來對 人的血液和其他體液中的各種生化指標(biāo)如血紅蛋白、膽固醇、轉(zhuǎn)氨酶、葡萄糖、淀粉酶、尿素氮、白蛋白、無機(jī)磷、尿酸、鈣等進(jìn)行分析。本課題定 位于上述生化分析儀的第二種發(fā)展方向，研究的就是一種開發(fā)操作方便、 功能較強(qiáng) 、 性價(jià)比高 、 操作方便 ,反映快小型半自動(dòng)生化分析儀 ， 極大提高了儀器的一體化程度 ， 尤其適合中小型檢測單位或醫(yī)院作為日常生化檢測得主要儀器 ，也可適用作急診生化檢測。 目前國內(nèi)外診斷技術(shù)趨于兩極化發(fā)展 [11]，一種是高度集成、自動(dòng)化的儀器診斷，向大型、多通道、全自動(dòng)方向發(fā)展，以適應(yīng)大中醫(yī)院工作量大、速度快、精度高、測定項(xiàng)目多的要求 ； 另一種是簡單、快速便于普及的快速診斷，向小型、單通道、分立式、可編程自動(dòng)化的方向發(fā)展，以適應(yīng)中小醫(yī)院的工作需要。由于分析中沒有手工步驟，故主觀誤差很少，且由于這類儀器一般都具有自動(dòng)報(bào)告異常情況，自動(dòng)校正自身工作狀態(tài)的各個(gè)功能，因此系統(tǒng)誤差也較小，給使用者帶 來很大的便利 [10]。 半自動(dòng)生化分析儀是指在分析 過程中的部分操作 (如血清分離、加樣、添加試劑 等步驟 )需手工完成，而其余步驟則可由儀器自動(dòng)完成。按自動(dòng)化程度來分，生化分析儀可以分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種。 生化分析儀就是用于測定人體體液的各種生化指標(biāo)的分析儀器 ， 它可以準(zhǔn)確 、 快速地為醫(yī)生和化學(xué)檢驗(yàn)人員提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù) ， 在臨床診 斷和化學(xué)檢驗(yàn)中具有重要作用 [15]。 ADS。 上述研 發(fā)成果 通過試驗(yàn)室仿真調(diào)試證實(shí)了 有效性和實(shí)用價(jià)值，為本生化分析儀最終完成以及 以后的研究開發(fā) 打下了良好的基礎(chǔ)，其中系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度方法和生化分析方法，具有一定的應(yīng)用和推廣價(jià)值。 以嵌入式技術(shù)為核心，選用當(dāng)前 32 位的 ARM7 處理器 LPC2124，研究了ARM 的體系結(jié)構(gòu)，搭建了智能型半自動(dòng)生化分析儀的硬件平臺(tái) ， 詳細(xì)的介紹了生化分析儀的各個(gè)功能模塊的控制方法；并根據(jù)系統(tǒng)的各模塊特點(diǎn)，闡述了系統(tǒng)的 PCB 的設(shè)計(jì)和制作 的原則 ，使該硬件平臺(tái)具有一定的抗干擾能力。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 I 摘 要 生化分析儀是一種集光、機(jī)、電和醫(yī)于一體的醫(yī)療臨床診斷設(shè)備，主要用于臨床檢驗(yàn)人體血液和其他體液中的各種生化指標(biāo)。 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 年 月 日√ 江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 畢 業(yè) 論 文 I 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。 碩 士 學(xué) 位 論 文 基于 ARM7 半自動(dòng) 生化分析儀 的研究 和 設(shè)計(jì) The Research and Design of Semiautomatic Clinic Analyzer Based on ARM7 申請學(xué)位級別 碩 士 專業(yè)名稱 檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置 學(xué)位授予單位和日期