快速生化检测仪测控软件系统设计

发布时间：2017-09-28 11:09

  本文关键词：快速生化检测仪测控软件系统设计

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【摘要】：在自然灾害和重大事故发生现场,快速获取救护伤员所需的急救生化指标是降低伤员死亡的关键。目前传统的生化检测仪虽已在各大中小型医院乃至门诊广泛使用,但由于普遍存在体积大不便携带,而且对使用环境要求较高等原因,无法满足灾害、事故现场恶劣环境下快速检验伤员生化指标的要求。因此,研究适用于各种恶劣环境条件且具有低功耗、操作简便、检测快速等特点的便携式快速生化检测装置是近年来国内外的研究热点,具有重大的社会意义和应用价值。针对灾后现场急救对便捷式快速生化检测仪的迫切需求,项目课题组提出了一种基于微型光谱仪和紫外光敏管的快速生化检测仪的技术方案,并设计出了硬件测控系统。本文根据硬件测控系统的工作要求,提出了基于嵌入式Linux的快速生化检测仪测控软件系统的设计方案;解决了样品反应室恒温控制、系统自检等技术难点;优化设计了光谱扫描定位的控制算法和基于多线程技术的多通道同步快速检测算法;采用Westgard多规则建立了仪器的质量控制管理系统;搭建了Linux开发平台,设计了仪器硬件设备的驱动软件,完成了各功能模块的程序开发及调试,并在第三军医大新桥医院对设计的测控软件进行了验证和优化改进,完成了临床对比试验。试验结果表明,所设计的测控系统软件运行稳定、可靠性高,初步达到了临床使用的要求。本文的主要研究内容如下:(1)查阅了生化检测仪在国内外的发展与研究现状,分析了生化检测仪的发展方向,讨论了研制便携式快速生化检测仪的意义。(2)基于对已有硬件系统的分析及生化测量原理与常用方法的研究,建立了检测对象的定量分析模型,提出了基于Linux的快速生化检测仪测控软件系统的设计方案;搭建以S3C2440为核心的嵌入式Linux平台,设计了硬件设备的驱动程序;(3)优化设计出步进电机的加减速控制算法,实现了光谱扫描的精准定位;基于增量型PID算法实现了对样品室温度的精准控制;利用多线程技术设计了多通道同步检测算法;根据仪器测控系统各硬件设备的工作原理,设计了一种“关联型”系统自检方案。(4)根据野外急救现场特殊使用的要求,确定了仪器的检测流程及数据处理算法,编写了测控软件系统的各功能模块,并进行了调试与验证。
【关键词】：生化分析 S3C2440 嵌入式系统 Linux设备驱动 测控软件
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776;TP311.52
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 研究目标和主要研究内容13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 测量原理及系统结构14-22
• 2.1 生化检测仪的测量原理14-17
• 2.1.1 分光光度法14
• 2.1.2 郎伯-比尔定律14-16
• 2.1.3 临床生化检测中常用的测定方法16-17
• 2.2 仪器的系统结构17-19
• 2.3 仪器软件系统的总体结构19-21
• 2.3.1 Boot Loader引导加载程序19
• 2.3.2 Linux内核及硬件设备驱动19-20
• 2.3.3 根文件系统20
• 2.3.4 应用程序20-21
• 2.4 小结21-22
• 3 仪器Linux开发平台构建22-43
• 3.1 核心板硬件特性及交叉开发模式简介22-23
• 3.1.1 核心板硬件特性22-23
• 3.1.2 交叉开发模型23
• 3.2 建立主机开发环境23-24
• 3.2.1 宿主机Linux系统安装与基本环境配置23
• 3.2.2 建立交叉编译工具链23-24
• 3.3 嵌入式Linux在仪器平台上的实现24-28
• 3.3.1 引导加载程序的移植24-25
• 3.3.2 嵌入式Linux内核移植25-28
• 3.3.3 根文件系统的移植28
• 3.4 仪器硬件设备驱动程序设计28-42
• 3.4.1 Linux设备驱动简介29-30
• 3.4.2 Linux字符设备驱动结构及开发流程30-31
• 3.4.3 光谱扫描定位模块驱动程序设计31-37
• 3.4.4 光敏检测模块驱动程序设计37-40
• 3.4.5 DS18B20驱动程序设计40-42
• 3.5 小结42-43
• 4 仪器测控软件设计43-57
• 4.1 软件功能模块43
• 4.2 自检方案及程序设计43-45
• 4.2.1 自检方案43-44
• 4.2.2 键控自检44
• 4.2.3 开机自检44-45
• 4.3 恒温控制模块程序设计45-48
• 4.3.1 温控系统结构45-46
• 4.3.2 PID算法分析46-47
• 4.3.3 温控模块的软件设计47-48
• 4.4 生化分析48-54
• 4.4.1 调零48-49
• 4.4.2 吸光度的测定49-50
• 4.4.3 校准50-51
• 4.4.4 质控51-53
• 4.4.5 多通道同步检测53-54
• 4.5 人机交互54-56
• 4.5.1 检验报告单打印54-55
• 4.5.2 触摸屏通信程序设计55-56
• 4.6 小结56-57
• 5 系统调试及结果分析57-62
• 5.1 驱动程序模块的加载调试57-58
• 5.2 控制及数据采集系统实验58-61
• 5.2.1 光敏检测系统测试实验58-59
• 5.2.2 光谱扫描检测系统测试实验59-60
• 5.2.3 样品室恒温控制系统测试实验60-61
• 5.3 临床对比实验61
• 5.4 小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-66

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本文编号：935492