嵌入式远程诊断自动显微镜控制系统的设计与实现

摘要

随着人民生活水平的提高，越来越多的人关注自己的健康状况，对医生的专业水平提出了更高的要求。遇到重大疾病时，准确的诊断和恰当的治疗往往关系到病人的生命。患者希望获得权威专家的诊断，准确判断病情，年轻医生希望得到老专家的指点，既可以提高自己的专业水平，也能给病人最佳的治疗方案。但目前的现状是，为了准确确定病情，患者不得不奔波于各大医院甚至跨省求医，不但加重了患者的经济负担，也延误了诊疗时间。远程诊断自动显微镜的研发正是为了解决这一问题，利用嵌入式系统来控制显微镜工作，并通过Internet传输图像和控制指令，使得远程诊断成为可能。 本论文侧重于研究远程诊断自动显微镜的嵌入式控制系统。在介绍了所研究课题的意义及背景后，首先分析了远程诊断对于显微镜控制系统的要求，然后从硬件平台的设计开始，以可靠性和稳定性为前提，对电源、接口电路、电机控制电路以及PCB的设计原理均做了充分而全面的考虑。以结构化和模块化的思想为指导，搭建软件平台，给出了系统的总体框架及设计方案。 为了选择合适的中央处理器，本文在介绍了ARM微处理器性能特点的基础上，提出了将PHILIPs公司的具有ARM7内核的LPC2106微处理器确定为控制系统的主控芯片，并对其功能、特点以及外围接口电路作了说明。 远程诊断自动显微镜控制系统的RTOS采用μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统，文中介绍分析了μC/OS-Ⅱ的特点，在基于ARM核的LPC2106芯片上实现了μC/OS-Ⅱ的移植，并在此基础上进行系统各模块的程序设计，说明了系统应用层各任务的划分、优先级调度策略、中断系统的设计与实现，给出了每个功能模块的基本算法和实现方法。 最后，论文介绍了对系统进行的μC/OS-Ⅱ可靠性测试，系统CPU占用率测试，以及系统功能测试的方法和结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及课题来源

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要内容与意义

第二章 相关技术介绍及相关领域发展情况

2.1嵌入式系统简介

2.2 ARM简介

2.3嵌入式操作系统平台简介

2.3.1 嵌入式操作系统简介

2.3.2 嵌入式操作系统的发展

2.3.3 嵌入式操作系统的种类

2.3.4 使用实时操作系统的必要性

2.4 显微镜简介

2.4.1 显微镜的基本构造

2.4.2 显微镜光学系统

第三章 系统功能分析与整体方案设计

3.1 系统的功能需求分析

3.2 系统软硬件平台的搭建

3.2.1 选择PHILIPS公司ARM核芯片LPC2106的理由

3.2.2 选择μC/OS-II嵌入式实时操作系统的理由

3.2.3 电源设计方案

3.2.4 电机控制方案

3.2.5 显微镜控制接口设计方案

3.2.6 光源控制设计方案

3.2.7 游戏杆设计方案

3.2.8 电源检测和复位及EEPROM设计方案

3.2.9 电机驱动电路设计方案

3.2.10 其他辅助电路设计方案

3.3 总体设计方案

3.3.1 总体方案

3.3.2 系统任务划分

3.3.3 系统功能流程

第四章 系统的详细设计与实现

4.1 硬件电路设计与实现

4.1.1 CPU电路

4.1.2 复位和电源监测及EEPROM电路设计

4.1.3 电机控制电路设计

4.1.4 限位开关电路设计

4.1.5 串行口电路设计

4.1.6 显微镜与控制板接口设计

4.1.7 电机驱动使能电路设计

4.1.8 电机驱动电路设计

4.1.9 ISP电路设计

4.1.10 游戏杆接口设计

4.1.11 游戏杆子系统电路设计

4.1.12 光源控制子系统电路设计

4.2 μC/OS-II操作系统平台的搭建

4.2.1 μC/OS-II操作系统结构分析

4.2.2 μC/OS-II的移植

4.2.3 设备驱动

4.2.4 显微镜运动控制功能设计

4.2.5 计算机通讯协议

4.2.6 调光控制子系统驱动设计

4.2.7 游戏杆子系统驱动设计

第五章 系统测试及其结果分析

5.1 μC/OS-II可靠性测试

5.2 系统CPU占用测试

5.3 系统功能测试

5.4 测试总结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 进一步的工作

参考文献

致谢