基于STM32的医用控温毯控制系统的设计

发布时间：2017-04-14 03:13

  本文关键词：基于STM32的医用控温毯控制系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：医用控温毯作为对患者进行物理控温的医疗器械,被广泛应用于各个临床科室。但目前国内大部分的医用控温毯存在安全可靠性差、温度控制不精确、操作界面不友好等缺点。针对这些缺点,本文在参考国内外医用控温毯产品的基础上,充分利用嵌入式开发技术、数字传感器技术、触摸液晶屏技术和智能的控制算法,提出了基于STM32的医用控温毯控制系统的设计方案。本控制系统以ST公司的STM32F103VET6芯片为硬件核心,采用7寸可触摸串口屏实现人机交互,以获取用户所设定的目标温度值,同时通过传感器采集循环液体的实际温度、患者的体温等信号,最终输出不同占空比的PWM脉冲,并通过相应的控制输出电路控制半导体制冷模块加热或制冷循环液体使其温度达到目标温度值；控制系统采用ADuM系列磁耦隔离芯片实现输入信号、主控系统、输出信号之间的相互隔离,提高了控制系统的安全可靠性；控制系统留有备用接口,可根据不同的需求进行相应的拓展与升级。控制系统软件设计采用嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ,提高了系统软件的实时性与稳定性；控制算法采用带有积分分离功能的数字式增量PID算法,并可通过继电反馈整定算法对PID参数进行自整定,保证控制系统具有较好的控制精度。控制系统操作界面采用VisualTFT软件进行开发,为用户提供界面友好、简洁大方的操作界面,增强医用控温毯的产品竞争力。控制系统的硬件和软件都经过实际调试验证,且效果较好,具有功能齐全、控温精度高、安全可靠性好、稳定性好、抗干扰能力强、扩展性强以及操作界面美观大方等优点,有较好的实用价值和广阔的市场发展前景。
【关键词】：医用控温毯 STM32 磁耦隔离 uC/OS-Ⅱ PID自整定 串口屏
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 医用控温毯国内外现状9-12
• 1.3 课题目标及主要工作12-14
• 1.3.1 课题目标12
• 1.3.2 论文的主要工作12-14
• 2 系统总体方案设计14-19
• 2.1 系统总体结构14-16
• 2.1.1 升降温方案选择14-15
• 2.1.2 系统总体结构组成15-16
• 2.2 系统总体硬件方案设计16-17
• 2.3 系统总体软件方案设计17-19
• 3 主控系统电路设计19-46
• 3.1 中央处理器电路设计20-23
• 3.1.1 中央处理器的选择20-21
• 3.1.2 最小系统电路设计21-23
• 3.2 温度信号采集电路设计23-28
• 3.2.1 隔离方案的选择23-25
• 3.2.2 温度信号采集电路设计25-28
• 3.3 其他信号采集电路设计28-32
• 3.3.1 水位信号采集电路设计28-30
• 3.3.2 电流信号采集电路设计30-32
• 3.4 液晶接口电路设计32-34
• 3.5 无线模块接口电路设计34-37
• 3.5.1 RFID模块接口电路设计34-35
• 3.5.2 Zigbee模块接口电路设计35-37
• 3.6 其他电路设计37-39
• 3.6.1 控制输出电路设计37-38
• 3.6.2 存储电路设计38
• 3.6.3 报警电路设计38-39
• 3.7 系统电源设计39-44
• 3.7.1 电源结构设计39-40
• 3.7.2 电源电路设计40-44
• 3.8 硬件抗干扰设计44-46
• 4 驱动电路设计46-52
• 4.1 驱动电路总体结构46-47
• 4.2 H桥模块电路设计47-50
• 4.2.1 H桥驱动电路设计47-48
• 4.2.2 滤波电路设计48-49
• 4.2.3 其他电路设计49-50
• 4.3 继电器模块电路设计50-52
• 5 智能控制算法52-60
• 5.1 PID控制算法52-55
• 5.1.1 PID控制算法介绍52-54
• 5.1.2 PID控制算法改进54-55
• 5.2 PID参数自整定55-60
• 5.2.1 PID参数自整定概述55-56
• 5.2.2 继电反馈整定算法56-60
• 6 系统软件设计60-77
• 6.1 实时操作系统uC/OS-Ⅱ60-64
• 6.1.1 uC/OS-Ⅱ简介与移植60-62
• 6.1.2 系统任务的设计与划分62-64
• 6.2 控制系统软件设计64-73
• 6.2.1 液晶任务设计64-66
• 6.2.2 传感器任务设计66-68
• 6.2.3 控制任务设计68-71
• 6.2.4 其他任务设计71-73
• 6.3 操作界面软件设计73-75
• 6.3.1 开发环境介绍73
• 6.3.2 操作界面设计73-75
• 6.4 软件抗干扰设计75-77
• 7 控制系统调试77-84
• 7.1 硬件调试77-78
• 7.2 软件调试78-81
• 7.2.1 液晶和传感器任务调试78-79
• 7.2.2 控制任务调试79-80
• 7.2.3 其他任务调试80-81
• 7.3 整体调试81-84
• 结论84-85
• 参考文献85-88
• 附录A 主控系统电路板图88-89
• 附录B H桥模块电路板图89-90
• 附录C 继电器模块电路板图90-91
• 附录D 升降温调试具体数据91-92
• 附录E 升降温实际曲线图92-93
• 致谢93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 江基尧,朱诚;亚低温与颅脑创伤临床研究进展[J];第二军医大学学报;2001年08期

2 王晓峰;;单片机软件抗干扰的研究[J];信息技术;2007年05期

3 吕强,胡建民,信江波,荣剑英;半导体热电材料制冷原理及其在医学上的应用[J];牡丹江医学院学报;2004年01期

4 于景晖;;当今空调的发展趋势[J];中国科技信息;2005年24期

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1 韩璐;基于便捷终端的智慧医疗系统的设计与实现[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：305081