基于PIC单片机的胰岛素泵硬件电路的设计与实现

发布时间：2016-11-23 20:51

  本文关键词：基于PIC单片机的胰岛素泵硬件电路的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

《沈阳理工大学》 2008年

基于PIC单片机的胰岛素泵硬件电路的设计与实现

王文艳  

【摘要】： 胰岛素泵是一种治疗糖尿病的高科技微型化电子产品,它具有微量输注、血糖控制平稳、可靠性高等优点。随着糖尿病人群的不断扩大,胰岛素泵具有越来越广阔的市场发展空间。本文的目标是设计一款便携式开环胰岛素实验泵,重点在于硬件电路设计。 在对胰岛素泵结构和工作原理进行研究的基础上,本文形成了胰岛素泵硬件电路的模块化设计方案。胰岛素泵的整个硬件电路分成中央处理模块、电机驱动模块、液晶显示模块、键控模块、电源模块、外部EEPROM模块、时钟模块、报警模块和检测模块等九大部分,本文从主要元器件选型,到各功能电路的具体连接,完成各个模块的设计,最后融合成一个完整的胰岛素泵电路系统。 电机是胰岛素泵的核心控制部分。本文选用PIC单片机控制微型直流伺服电机,采用PWM调速方案控制注射器的推进速度。本文在胰岛素泵专用注射器的输注推力和输注速度关系测试实验、电机端与负载端基本公式关系推算的基础上,首次提出基础率的电机步进脉冲式控制输注算法和大剂量的电机连续控制输注算法。此外,本文从本质低功耗和功耗管理两方面对胰岛素泵的硬件电路和部分软件进行了具体的低功耗设计,同时考虑了硬件电路的电磁兼容性。 通过开发实验板的在线仿真调试和软件配合,本实验泵基本达到各项性能指标的要求,完成了全中文图形菜单式操作界面的设计,实现了基础率和大剂量的输注控制,从而证明了硬件电路设计的正确性和可行性,基本上取得预期效果。

【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH772
【目录】：

摘要5-6

Abstract6-10

第1章 绪论10-16

1.1 概述10-11

1.2 胰岛素泵的国内外研究现状及未来发展方向11-12

1.3 本课题研究目的、理论意义和实际价值12-14

1.4 本文所研究的内容和所作的工作14-16

第2章 胰岛素泵的工作原理及技术分析16-26

2.1 胰岛素泵的工作原理16-18

2.1.1 胰岛素泵的输注方式16-17

2.1.2 胰岛素泵的工作原理17-18

2.2 本实验泵设计的功能特点及技术分析18-20

2.3 胰岛素泵硬件设计方案与步骤20-24

2.3.1 系统硬件整体设计思路20-21

2.3.2 硬件整体构成及工作机理21-23

2.3.3 核心单片机选型23-24

2.3.4 本设计的开发平台24

2.4 液晶界面设计功能与方案24-25

2.5 本章小结25-26

第3章 胰岛素泵的硬件电路设计26-42

3.1 中央处理模块26-29

3.1.1 CPU 简介26-28

3.1.2 PIC18LF6720 与PIC16F883 的连接28-29

3.2 人机交互单元的设计29-34

3.2.1 液晶显示模块的设计29-32

3.2.2 按键接口的设计32-33

3.2.3 报警模块设计33-34

3.3 存储器模块的设计34-35

3.4 时钟模块设计35-37

3.5 电源模块设计37-39

3.6 检测模块设计39-40

3.7 在线调试接口的连接40-41

3.8 本章小结41-42

第4章 电机控制42-58

4.1 电机控制思想与及相关选型42-49

4.1.1 直流电机调速基本方法44-47

4.1.2 直流电机稳速方法47

4.1.3 电机的工作制47-48

4.1.4 电机正反转、启动和制动48-49

4.2 直流电机控制实现49-52

4.2.1 电机驱动部分具体实现49-51

4.2.2 编码器测速反馈51-52

4.3 电机的输注控制算法52-54

4.3.1 基础率的设定依据52-53

4.3.2 餐前大剂量的设定依据53-54

4.4 液晶界面菜单的软件设计实现54-57

4.5 本章小结57-58

第5章 胰岛素泵低功耗及EMC 特性研究与实现58-67

5.1 系统整体的低功耗设计与实现58-64

5.1.1 低功耗设计思路58-60

5.1.2 硬件的低功耗设计60-63

5.1.3 软件的低功耗设计63-64

5.2 PCB 设计及硬件电磁兼容性的几点考虑64-66

5.3 本章小结66-67

结论67-69

参考文献69-72

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果72-73

致谢73-74

附录74-86

详细摘要86-89

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