血液灭活柜控制系统设计毕业作品.docx

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血液灭活柜控制系统设计毕业作品

BIYESHEJI

（20届）

血液灭活柜控制系统设计

所在学院

专业班级自动化

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

摘要

本文介绍了一种基于MCS51单片机控制的血液灭活柜系统。

系统以廉价的51型单片机为控制核心，以灭活柜中温度、光照为控制对象。

从系统的角度出发，对电路进行总体方案论证设计，保证系统各个电路模块之间功能的衔接。

本设计以AT89C52单片机为主控制单元，配以DS18B20传感器、光耦来实时检测温度光照状况，以此来做出判断是否启动继电器以开启设备，并添加了显示单元与报警单元。

详细介绍了整个系统的结构、工作原理、各部分的主要作用和系统软件程序的设计。

重点阐述了显示模块、温度检测模块、光照检测模块与相应的控制单元。

本系统采用数码管作为显示器，具有实时时间显示、环境温度显示、是否有光照等。

关键字：

血液灭活单片机DS18B20ST89C52数码管

Abstract

ThethesisintroducesaBloodinactivatedcabinetsystembasedonMC51microcontroller.ThesystemisdesignedontheaffordableMC51mircrocontrollerfortemperatureandillumination.Fromthesystematicprespective,thethethesisdescribesthecircuitdesignanditscomprehensiveevaluation,whichdetermineshowtodowiththefunctionallinkageandinterfacebetweenfunctionalmodulesintheelectriccircuit.ThisdesigntakestheSTC89C52monolithicintegratedcircuitasthefocuscontrolunit,matchescomesthereal-timeexaminationtemperatureilluminationconditionbytheDS18B20sensorandlightpair,whethermadethejudgmentstartingrelaytoturnontheequipmentbythisandincreasedthedisplayunitandwarningunit.Thispaperfocusesondisplaymodule,temperaturedetectionmodule,lightdetectionmoduleandthecorrespondingcontrolunit.Thissystemusesthenixietubetotakethemonitor,hasthereal-timetimetoshowthattheambienttemperatureshowedthatwhetherhastheilluminationandsoon.

Keywords:

bloodinactivatedSCMDS18B20STC89C52Digitaltube

摘要I

AbstractII

目录III

第一章引言1

1.1课题的背景和意义1

1.2血液灭活的方法1

1.3本设计的任务和方法2

第二章系统方案论证3

2.1功能要求3

2.2方案总体论证3

2.3方案论证3

2.4控制模块的论证与选择4

2.5温度检测模块的论证与选择4

2.6光照检测模块的论证与选择6

2.7温度光照控制模块的论证与选择6

2.8键盘模块的论证与选择7

2.9显示模块的论证与选择8

第三章系统硬件设计9

3.1单片机最小系统9

3.2温度检测电路12

3.3光照检测电路16

3.4键盘电路18

3.5温度与光照控制18

3.6显示模块电路21

3.7指示电路和报警电路22

3.8电源模块电路23

第四章系统软件设计25

第五章设计总结29

5.1系统的概况29

5.2设计总结29

参考文献30

致谢31

附录一：

系统原理图32

附录二：

程序清单33

第一章引言

1.1课题的背景和意义

随着现在医学科学的快速发展，自体输血具有非常大的优势，给病者带来福音，现在已经成为在全世界广泛应用的技术，从血液中提取出制备浓缩的红细胞、白细胞、血小板、球蛋白、凝血因子等血液制品在临床的应用日益增多，这无疑对治疗和预防疾病带来了福音，但其细菌污染的严重性越来越受到关注，血液中可携带多种病原体，其中传播疾病最常见的是病毒，包括肝炎病毒、人T淋巴细胞病毒、巨细胞病毒、艾滋病毒、EB病毒和人细小病毒等，因此，血液制品的安全性问题引起广泛的关注，血液灭活柜应运而生。

1.2血液灭活的方法

为确保使用血液制品的安全性，减少医源性疾病的传播，人们对血液制品消毒的研究日益深入，并取得了较大的进展，病毒灭活可以从根本上解决输血传播病毒的风险，主要有以下几个方法来实现对病毒灭活。

1.巴斯德消毒法

在有保护剂的条件下，在60摄氏度的环境下加热10个小时。

巴斯德消毒法对人血白蛋白制品的消毒是安全的。

但对其他血液制品，由于制品的组成、稳定剂及其浓度的不同，

2.有机溶剂/洗涤剂（S/D）法

S/D法是利用有机溶剂和表面活性剂相结合来灭杀血制品中病毒的方法。

此方法可以溶解和去除病毒包膜的脂质来使病毒灭活。

3.干热法

80℃加热72个小时。

由于热力可对血液中的某些成分造成变性和代谢破坏，所以该法的使用有一些限制，不可能对全血或细胞成分进行消毒，但一定的热力对血浆蛋白的消毒效果良好。

如人白蛋白加稳定剂后加热可有效防止病毒的传播。

4.膜过滤法（低pH孵放法）

膜过滤技术的应用是有条件的，只有当膜上的孔的直径比细菌病毒的直径小，才可以有效地去除病菌。

而且该方法单独使用效果不好，应与其它方法联合使用。

作为IVIg特有的病毒灭活方法，该方法不但能减少制品抗补体活性、避免IgG聚合，同时在保证制品病毒安全性上发挥着重要的作用。

该方法验证研究时应考虑蛋白溶液的浓度、滤速、压力和过滤量等重要参数。

在过滤前及过滤后应测试滤膜的完整性。

5.辐射消毒法

紫外线有良好的杀菌作用，能刺激血液中免疫活性成分。

过去因为顾虑其对血液制品中的蛋白质和细胞成分的损伤，一直没有得到广泛应用，今年来发现使用紫外线进行消毒时，不仅灭杀病毒的效果好，而且对血液中蛋白质的损伤轻微。

6.光化学法（光敏剂+光照）

主要是依靠光敏剂在光照下产生的单线态氧或自由基氧化破坏病毒的分子结构，从而灭杀病毒。

1.3本设计的任务和方法

综合以上方法，辐射消毒法设计简单，成本低，并且能达到良好的消毒效果，所以本设计采用辐射消毒法。

使血液灭活柜内温度保持在15℃，并加以紫外线照射，这样既能保证细胞不受损害，又能达到灭杀病毒的目的，再让血液灭活柜一直轻微晃动，这样能使血液的温度更均匀，血液能更好的接受紫外线的照射。

第二章系统方案论证

2.1功能要求

1.利用单片机检测出血液灭活柜内光亮度和温度信号，控制血液灭活柜内的温度和亮度在一定的范围内。

2.温度测量范围为：

4～16℃

3.光照度测量范围：

20000lx～50000lx（修正为0-60000lx）

4.显示电路和键盘电路的设计

5.电源电路的设计

2.2方案总体论证

目前大多数血液灭活柜的不同之处在于控制电路的设计中，根据控制的稳定性和精密度而设计不同的控制电路，主要有以下两种方案。

方案1：

控制电路设计为简单的开关实现电路，即将电热丝、压缩机、紫外线灯等分别与继电器串联在电源上，通过单片机CPU的I/O口控制继电器的打开和关断，实现控制温度与光照，达到血液灭活的目的。

方案2：

将电热丝、压缩机、紫外线灯等分别与双向晶闸管串联在220V市电回路中，在给定的周期T内，通过单片机CPU改变晶闸管道接通时间便可以控制温度与光照，达到血液灭活的目的。

方案2为本设计的方案：

本设计主要是用于检测和控制血液柜中的温度与光照，控制对象为血液，由于血液的传热速度较快，而且价值较高，所以需要较高的控制精度。

方案2可以达到很高的控制精度，而方案1在控制过程中存在一定的滞后，所以选择方案2。

2.3方案论证

本系统主要有控制模块、温度检测模块、光照检测模块、温度控制模块、光照模块、键盘模块、显示模块、报警模块和电源模块等组成，下面论证这几个模块的选择。

2.4控制模块的论证与选择

方案1：

使用FPGA芯片，FPGA具有体系结构和逻辑单元

灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。

它具有丰富的数据类型和层次化的结构模型，可对复杂的数字系统进行逻辑设计并用计算机进行仿真。

方案2：

使用STC89C52单片机，使用方便、灵活，可以使用C语言编程。

该单片机为51系列增强型8位单片机，拥有32个I/O口，片内含4KFLASH工艺的程序存储器，使用此单片机完全可以完成设计任务，而且价格便宜。

综合以上二种方法，选用方案2。

2.5温度检测模块的论证与选择

方案1：

热电阻Pt100

热电阻主要用于工业测温，它具有灵敏度较高，稳定性、互换性好，精密高等优点。

但它需要外加电源，一般要经过电桥转换成电压输出。

为了避免或减少导线电阻对测温的影响，工业热电阻一般采用三线制接法。

铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一性质设计和制作的，测温范围为-200～850℃.

Pt10铂热电阻的感温元件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于Pt100的铂热电阻，主要用于650℃以上的温区；Pt100铂热电阻主要用于650℃

图2-1Pt100电路原理图

以下的温区。

由于铂热电阻输出为电阻值，常用电桥电路转换成电压值，经放大电路及信号调理电路得到标准的电压信号，通过A/D转换器或压频转换电路接入单片机，如图2-1所示

方案2：

一线制温度传感器DS18B20

DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的1—Wire，即单总线器件。

它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点，可直接将温度转化为串行数字信号供处理器处理。

DS18B20产品的特点

（1）只要求一个端口即可实现通信。

（2）在每一个DS18B20中都有一个独特的序列号，可与其他的芯片区别出来。

（3）在实际应用中使用方便，他不需要任何外围电路或元器件就可以测量温度。

（4）适应电压范围3.0～5.5V。

（5）温度测量的范围是-55～125℃，在-10～85℃时精度为±0.5℃。

（6）可编程分辨率9～12位，可分辨温度为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。

（7）转换时间最大为750ms。

（8）芯片里面具有温度上下限告警设置。

（9）负电压特性。

电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

DS18B20的硬件连接

DS18B20与单片机连接时，可按单节点系统（一个从机设备）操作，也可按多节点系统（多个从机设备）操作。

通常设备通过一个漏极开路或三态端口连至数据线，并外接一个约5k欧的上拉电阻，如图2-2所示。

综合以上三种方法，选用方案3。

图2-2DS18B20与单片机连接图

2.6光