【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 魏氏測(cè)量方法的原理，在本設(shè)計(jì)中，把人工測(cè)量血漿段環(huán)節(jié)改由利用紅外對(duì)管進(jìn)行。首先，將紅外對(duì)管和步進(jìn)電機(jī)固定在一起，然后再利用步進(jìn)電機(jī)的上下移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外對(duì)管的上下移動(dòng)。由于血樣出現(xiàn)分層后血漿部分比較清澈透光性好，而血細(xì)胞部分透光性差，利用燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 8 紅外對(duì)管掃描時(shí)就可以很容易識(shí)別出哪里是血細(xì)胞哪里是血漿。所有的測(cè)量和數(shù)據(jù)處理是由一個(gè)單片機(jī)所控制的。當(dāng)紅外對(duì)管識(shí)別出血細(xì)胞和血漿后 ，利用電壓比較器把測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識(shí)別的高低電平 ,然后傳給單片機(jī)進(jìn)行處理；在單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)上下移動(dòng)時(shí)通過單片機(jī)內(nèi)部的記數(shù)器來(lái)計(jì)算步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)以確定步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)距離最后計(jì)算出試管內(nèi)血細(xì)胞的沉降位置。本自動(dòng)血沉自動(dòng)測(cè)試儀設(shè)計(jì)為每四分鐘掃描一次，為了能夠同時(shí)測(cè)量多組血樣，在本設(shè)計(jì)中采用了兩個(gè) 8 路的多路選擇開關(guān)來(lái)控制多個(gè)試管插孔，這樣可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量十六組血樣。因此就可以把該血沉自動(dòng)測(cè)試儀分為以下幾個(gè)模塊，分別是：采集模塊、中 心控制模塊、串行通 信模塊、 鍵盤模塊、顯示模塊和打印模塊。其基本工 作 電路圖如下所示： 燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 9 167。 22 血沉自動(dòng)測(cè)試儀基本構(gòu)成 采集模塊 血沉自動(dòng)測(cè)試儀的采集部分由兩個(gè)多路選擇開關(guān)，十六組紅外對(duì)管，一個(gè)電壓比較器和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)組成。它的基本采集流程是，首先利用安裝在步進(jìn)電機(jī)上的紅外對(duì)管來(lái)采集試管內(nèi)的液面信號(hào)，然后通過電壓比較器將采集到的液面信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識(shí)別的高低電平信號(hào)，再將高低電平信號(hào)傳給單片機(jī)進(jìn)行分析。血沉自動(dòng)測(cè)試儀設(shè)計(jì)了兩排測(cè)試孔，每排有八個(gè)孔，為了方便測(cè)試，用兩個(gè)多路選擇開關(guān)來(lái)控制每個(gè)測(cè)試孔位。下面逐一進(jìn)行介紹。 221 紅外對(duì)管介紹 實(shí)驗(yàn)所用的紅外對(duì)管 由一個(gè)紅外發(fā)射二極管和一個(gè)紅外接收二極管組成，并將其與步進(jìn)電機(jī)固定在一起。其基本原理 如下圖 所示。當(dāng)紅外發(fā)射管與紅外接收管之間沒有障礙物時(shí)，紅外接收二極管由于接收到紅外光輻射而導(dǎo)通，輸出電平為低；當(dāng)紅外發(fā)射管與紅外接收管之間有障礙物時(shí)，紅外接收二極管截止，輸出電平為高 。 因而，利用其輸出電平的高低很容易判斷出紅外對(duì)管之間有無(wú)障礙物。因?yàn)檠獫{和血細(xì)胞具有不同的折射系數(shù)和反射能力以及透光能力 ,當(dāng)用血漿和血細(xì)胞分別來(lái)遮擋紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外輻射時(shí) ,接收管接收到的信號(hào)將發(fā)生很大變化，因此利用紅外接收管輸出電平的高低變化 便可以判斷出測(cè)到的是血細(xì)胞還是血漿。 燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 10 222 電壓比較器介紹 電壓比較器是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鑒幅與比較的電路，它的輸入信號(hào)是模擬電壓，輸出信號(hào)一般只有高電平和低電平兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電壓。本系統(tǒng)中利用電壓比較器將紅外接收管輸出的電壓信號(hào)與設(shè)定的閥值電壓進(jìn)行比較，從而輸出單片機(jī)可以識(shí)別的高低電平，以便單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。 電壓比較器的原理圖 。 燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 11 223 多路選擇開關(guān)介紹 由于單片機(jī)工作速度很快，而本系統(tǒng)中被測(cè)參數(shù)的變化比較慢，所以一個(gè)單片機(jī)可供十幾～幾十個(gè)回路同時(shí)使用。但是，單片機(jī)在某一時(shí)刻只能接收一個(gè)通道的信號(hào)，因此必須通過多路開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便完成由多到一的轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中要求對(duì)十六個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行采集，這樣必須通過多通道動(dòng)態(tài)信息采集來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子集成技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使得程控放大器和抗混濾波一體化，數(shù)據(jù)采集可編程化成為現(xiàn)實(shí)，大大提高了動(dòng)態(tài)信號(hào)處理的水平精度。 電壓比較電路任一時(shí)刻只能對(duì)一路信號(hào)進(jìn)行處理，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多路輸入信號(hào)進(jìn)行處理，必須采用多路切換技術(shù)，對(duì)多路 輸入信號(hào)進(jìn)行輪流切換，以使電壓比較器能分時(shí)對(duì)每一路信號(hào)進(jìn)行處理，多路選擇開關(guān)就是為了實(shí)現(xiàn)這一功能而設(shè)計(jì)的電路。為了對(duì)十六路模擬輸入信號(hào)進(jìn)行切換，本系統(tǒng)采用了兩片八選一模擬開關(guān)芯片 CD4051B 來(lái)組成多路選擇開關(guān)電路。 CD4051B 芯片內(nèi)部含有三組單刀雙擲開關(guān)，三組開關(guān)具體接通哪一通道，由輸入地址碼ABC 來(lái)決定，具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。其引腳分布見下圖。 燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 12 燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 13 224 步進(jìn)電機(jī)介紹 步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī) , 它的旋轉(zhuǎn)以固定的角度 (稱為“步距角” )一步一步運(yùn)行 ,其特點(diǎn)是沒有積累誤差 , 所以廣 泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng) , 這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 , 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移 , 或者說(shuō)控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào) , 通過驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。 所以，控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，可以對(duì)電機(jī)精確定位目的。步距角表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如 86BYG250A 型電機(jī)給出的值為 176。 /176。（表示半 步工作時(shí)為 176。、整步工作時(shí)為 176。），這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)，參見下表 : 主要功能特性： 基于 MCS51 內(nèi)核和指令系統(tǒng) 可外接 64kB 外部程序存儲(chǔ)器 ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 128x8bit 內(nèi)部 RAM(可擴(kuò)充 64kB 外部存儲(chǔ)器 ) 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8k OTP 程序存儲(chǔ)器 6 個(gè)中斷源 時(shí)鐘頻率 033MHz 電源空閑和掉電模式 工作電壓范圍 3 位保密位 (OTP ROM) 4 層優(yōu)先級(jí)中斷嵌套 雙數(shù)據(jù)指示器 外中斷喚醒電源掉電模式 全雙工增強(qiáng) UARL 通道 異步端口復(fù)位 幀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè) 可編程時(shí)鐘輸出 自動(dòng)地址識(shí)別 布爾處理器 225 數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種方式 ：并行通信是燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 14 指利用多條數(shù)據(jù)線將一個(gè)數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送；串行通信是指利用一條數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)一位一位的順序傳送。并行通信的特點(diǎn)是傳輸速度快適用于短距離通信，串行通信的特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，利用電話線路或電報(bào)線路就可以進(jìn)行通信，降低成本，適用于遠(yuǎn)距離通信，但是通信速度慢。由于本系統(tǒng)的資源有限，而且對(duì)速率的要求也不高因此串行通信是最佳選擇。串行通信又分為同步通信和異步通信兩種。同步通信的數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)異步通信較高，但是同步通信的缺點(diǎn)是要求發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘保持嚴(yán)格同步，故發(fā)送時(shí)鐘除應(yīng)和發(fā)送的波特率保持一致外，還要求把 它同時(shí)傳送道接收端去。因此在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用異步通信。串行接口總是和串行數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)系在一起，而串行數(shù)據(jù)的傳輸通常又被人們習(xí)慣的稱為“串行通信”?？梢?，為了實(shí)現(xiàn)串行通信必須設(shè)計(jì)和使用相應(yīng)的串行接口。所以在討論串行接口之前，首先介紹一下串行通信的基本概念。 數(shù)據(jù)傳輸方式 在串行通信中，數(shù)據(jù)是在兩個(gè)不同的站之間傳送的。按照數(shù)據(jù)傳送的方向，串行通信可分為 3 種制式，即單工、半雙工、和全雙工。 ⑴單工制式 這種方式只允許數(shù)據(jù)按一個(gè)固定的方向傳送，如圖，圖中 A 方式只能發(fā)送，叫發(fā)送器； B 方式只能接受，叫接收器。數(shù) 據(jù)只能從發(fā)送器 A 傳到接受器 B 而不能反過來(lái)。 （ 2）半雙工方式 如圖，數(shù)據(jù)既能從 A 傳到 B 也能從 B 傳到 A，因此 A 方、 B 方都既可作發(fā)送器又可作接收器，通常稱之為收發(fā)器。從這個(gè)意義上說(shuō)，這種方式屬雙向工作方式。但是 A、 B 之間只有一根傳輸線，信號(hào)只能分時(shí)在兩個(gè)方向傳輸，不能同時(shí)雙向傳輸，所以稱之為半“雙工”方式。在這種方式下工作時(shí)，要么 A 發(fā)送 B 接收，要么 B 發(fā)送 A 接收，不能同時(shí)工作，一般讓 A、 B 都處于接受方式以便隨時(shí)響應(yīng)對(duì)方的呼叫，組成一個(gè)單方向傳輸?shù)耐ㄐ啪€路。 燕山大學(xué)里仁學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 15 ⑶全雙工制式