CN103675246B - 一种基于主多从的血气分析仪处理控制*** - Google Patents

一种基于主多从的血气分析仪处理控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板,信号调理与转换板与样品箱上的信号采集电极的输出端相连,信号调理与转换板接收信号采集电极的输出信号,并将该信号处理和转换后送给主板,主板根据接收到的信号计算出PO2值。本发明根据***中各个具体子任务,选用不同性能的微控制器作为从机管理各个部件,再选用一个高性能的微控制器作为主机,管理多个从机,构成主多从***,发挥了微控制器的性能,提高了仪器的性能和灵活性,降低了成本。

Description

一种基于主多从的血气分析仪处理控制***
技术领域
本发明属于电子测控领域,特别涉及了一种基于主多从的血气分析仪处理控制***。
背景技术
血气分析仪是用于血液检测的医学设备,不仅能检测出病人血液中的氧气、二氧化碳等气体的含量和血液酸碱度及相关指标的变化,还能快速反映血液中钾、钠、钙的含量,为危重病人抢救中快速、准确的检测提供了有利的保障。
随着计算机技术的发展,计算机技术在血气分析领域得到了广泛的应用,使现代血气分析仪具有超级的数据处理、维护、贮存和专家诊断功能,血气分析仪正朝着便携式、免维护、易操作的方向发展。
目前,普遍采用PC104等微型计算机设计血气分析仪,这样的仪器能够充分利用计算机的性能,但存在操作不灵活、成本高、可靠性差的缺陷;也有采用89C51、MSP430等微控制器来设计,由于采用单一微控制器的单机***,虽然可以大大降低成本、提高了操作的灵活性,但存在***性能降低的缺陷。
发明内容
为了解决上述背景技术存在的技术问题,本发明旨在提出一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,从而解决现有血气分析仪性能、灵活性和成本不能兼顾的问题。
为了实现上述的技术目的,本发明的技术方案是:
一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板,所述信号调理与转换板与样品箱上的信号采集电极的输出端相连,信号调理与转换板接收信号采集电极的输出信号,并将该信号处理和转换后送给主板,主板根据接收到的信号计算出PO2值。
其中,上述进样针控制板、转盘控制板和抽吸泵控制板通过I2C接口与主板连接,打印控制板通过SPI接口与主板连接,键盘控制板和信号调理与转换板通过I/O口与主板连接,且键盘控制板的一个I/O口与主板的外部中断输入引脚连接。
其中,上述信号调理与转换板还包含4路放大倍数分别为1、2、4、8的放大电路和一个多通道A/D转换器,所述4路放大电路的输入端连接样品箱输出信号,4路放大电路的输出端分别连接多通道A/D转换器的四个输入端,对应的多通道A/D转换器的四个输出端连接主板;主板分别计算出四个通道的PO2值的斜率,然后计算出平均斜率,再根据平均斜率计算出PO2值。
其中,键盘控制板从键盘处获得有效按键后将键值送给主板,主板采用修改返回地址的特殊中断处理方法处理功能键,实现复杂功能键的转移,完成状态的切换。
其中,主板采用C8051F360微控制器,样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板和打印控制板分别采用4个C8051F912微控制器、键盘控制板采用C8051F012微控制器。
采用上述技术方案带来的有益效果是:
(1)本发明采用的主多从结构,将一个复杂的任务分成若干个相对简单的子任务并行处理,提高了***的灵活性和实时性;
(2)本发明采用多个放大器对PO2电极输出的毫伏信号进行放大,根据具体情况选用不同的量计算其值,提高了测量精度;
(3)本发明采用修改返回地址的特殊中断处理方法,实现复杂功能键的转移,完成状态的切换,提高了***操作的容错性和灵活性。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的状态转换图。
图3为本发明的键盘中断处理流程图。
具体实施方式
以下将结合附图,对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示的本发明的结构框图,包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板,所述信号调理与转换板与样品箱上的信号采集电极的输出端相连,信号调理与转换板接收信号采集电极的输出信号,并将该信号处理和转换后送给主板,主板根据接收到的信号计算出PO2值。
在本实施例中,由于打印控制、进样针控制、转盘控制、抽吸泵控制这4个模块功能相对单一、简单,故分别选用一片高性能、低价格的C8051F912微控制器;键盘控制需要使用的I/O线较多,选用内部资源相对较多的C8051F012微控制器来完成键盘检测。主板完成大部分的工作,需要大容量的程序存储器和数据存储器,选用一片高性能的C8051F360微控制器承担,由这6片微控制器构成主多从***。进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板中的C8051F912微控制器以I2C串行方式与主板的C8051F360微控制器进行通讯,实现数据传输;键盘控制板中C8051F012微控制器以并行方式与主板的C8051F360微控制器传输键值,C8051F012其中一根I/O线连接到C8051F360的外部中断输入引脚,C8051F360以中断方式处理键盘;打印控制板中的C8051F912微控制器以SPI串行方式与主板的C8051F360微控制器进行通讯,实现数据传输,具体打印控制由打印控制板中的C8051F912微控制器完成。样品箱上的采样输出电极输出毫伏信号,该信号经过信号调理与转换板中的信号放大、A/D转换后送给主板。
本发明在计算含氧量值时采用多通道的方法。在采集信号时,采用4路放大倍数分别为1、2、4、8的放大电路,对于小采样信号采用放大倍数相对较大的通道,以提高信号的采集精度。计算出每个通道的PO2值的斜率,然后计算出
平均斜率,再根据平均斜率和测量时采集到信号值,应用不同的公式计算出PO2值。具体的计算方法如下:
1)一点校正采集毫伏值a31、a32、a34、a38
将采集到的毫伏值mv3、mv4、mv5、mv6直接赋给一点校正值,
a31=mv3
a32=mv4
a34=mv5
a38 =mv6
其中,a31:一点校正时PO2在G=1时的毫伏值;
a32:一点校正时PO2在G=2时的毫伏值;
a34:一点校正时PO2在G=4时的毫伏值;
a38:一点校正时PO2在G=8时的毫伏值;
G:运算放大器的放大倍数。
2)二点校正采集毫伏值ba31、b32、b34、b38
将采集到的毫伏值mv3、mv4、mv5、mv6,考虑温度等因素,按如下公式计数二点校正毫伏值:
b 31 = mv 3 - 142.6 - PO 2 II M 31
b 32 = mv 4 - 142.6 - PO 2 II M 32
b 34 = mv 5 - 142.6 - PO 2 II M 34
b 38 = mv 6 - 142.6 - PO 2 II M 38
其中,b31:二点校正时PO2在G=1时的毫伏值;
b32:二点校正时PO2在G=2时的毫伏值;
b34:二点校正时PO2在G=4时的毫伏值;
b38:二点校正时PO2在G=8时的毫伏值;
M31:PO2在G=1时的斜率,初始值设为60;
M32:PO2在G=2时的斜率,初始值设为60;
M34:PO2在G=4时的斜率,初始值设为60;
M38:PO2在G=8时的斜率,初始值设为60;
PO2II:PO2二点校正标准液的氧气含量,初始值设为0。
3)测量
根据一点校正和二点校正值计算各通道的斜率:
M 31 = PO 2 I - PO 2 II a 31 - b 31
M 32 = PO 2 I - PO 2 II a 32 - b 32
M 34 = PO 2 I - PO 2 II a 34 - b 34
M 38 = PO 2 I - PO 2 II a 38 - b 38
计算平均斜率
M ‾ 3 = ( M 31 + M 31 + M 31 + M 31 ) / 4
根据平均斜率和mv5、mv6值的范围,计算PO2
M &OverBar; 3 < 0.2 mv 6 < 4000 PO 2 = ( mv 6 - b 38 ) M &OverBar; 3 + PO 2 II
mv 6 < 4000 PO 2 = ( mv 4 - b 32 ) M &OverBar; 3 + PO 2 II
M &OverBar; 3 &GreaterEqual; 0.2 mv 5 < 4000 PO 2 = ( mv 5 - b 34 ) M &OverBar; 3 + PO 2 II
mv 5 < 4000 PO 2 = ( mv 3 - b 31 ) M &OverBar; 3 + PO 2 II
其中,PO2Ⅰ:PO2一点校正标准液的氧气含量,初始值设为20。
如图2所示的本发明的状态转换图,本发明的***主要有预备、就绪、一点校正、二点校正和测量5个状态组成,其中一点校正和二点校正执行的功能很复杂。仪器在开机后进入预备状态,通过按键或2小时后进入二点校正状态,二点校正状态结束后,进入就绪状态。在就绪状态下才可以进行测量。
由于仪器的流体部件较多,执行时间较长(如二点校正状态需要几分钟至几十分钟),若监控程序设计采用常规的扫描键盘--执行键功能的监控方式,在执行这些功能键时,不能打断,即使是误操作,也必须等该功能键执行完毕,这是用户所不能接受的。本发明在设计监控程序时采用特殊的中断方法,在中断中实现了程序的转移;可以很方便地修改命令。
图3所示为本发明的键盘中断处理流程图,主板响应键盘中断这一外中断后,首先保护现场,接着读I/O口获得键值,然后判断是否是特殊功能键,如是数字键和非特殊功能键,由于这两类键简单,就在中断服务程序中进行处理,然后中断返回;如是特殊功能键,则恢复现场,从栈顶弹出中断返回地址并丢弃,然后将特殊功能键处理程序的入口地址压栈,然后中断返回;特殊功能键处理程序在主程序中完成。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,其特征在于:包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板;所述信号调理与转换板包含4路放大倍数互不相同的放大电路和一个多通道A/D转换器,所述4路放大电路的输入端分别连接样品箱上的信号采集电极的输出端,4路放大电路的输出端分别连接多通道A/D转换器的四个输入端,对应的多通道A/D转换器的四个输出端分别连接主板,主板分别计算出四个通道的PO2值的斜率,然后计算出平均斜率,并根据平均斜率计算出PO2值;所述PO2值的具体计算步骤如下:
(1)分别采集四个通道的毫伏值作为四个通道的一点校正值a31、a32、a34、a38
(2)按照下式分别计算四个通道的二点校正值b31、b32、b34、b38
                                                  
其中,M31 、M32 、M34 、M38分别为四个通道的斜率,其初始值均为60;
PO2Ⅱ为PO2二点校正标准液的氧气含量,初始值设为0;
(3) 根据一点校正值和二点校正值计算各通道的斜率M31 、M32 、M34 、M38以及平均斜率
(4)根据平均斜率和a34、a38值的范围,计算PO2
其中,PO2Ⅰ为PO2一点校正标准液的氧气含量,其初始值为20。
2.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,其特征在于:所述样针控制板、转盘控制板和抽吸泵控制板通过I2C接口与主板连接,打印控制板通过SPI接口与主板连接,键盘控制板和信号调理与转换板通过I/O口与主板连接,且键盘控制板的一个I/O口与主板的外部中断输入引脚连接。
3.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,其特征在于:所述4路放大电路的放大倍数分别为1、2、4、8。
4.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,其特征在于:键盘控制板从键盘处获得有效按键后将键值送给主板,主板采用修改返回地址的中断处理方法处理功能键,实现功能键的转移,完成状态的切换。
5.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制***,其特征在于:所述主板采用C8051F360微控制器,样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板和打印控制板分别采用4个C8051F912微控制器、键盘控制板采用C8051F012微控制器。
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