基于CPLD和AVR单片机的高精度ESR测量仪的研究

摘要

血红细胞沉降率是医疗领域广泛应用的医学检测工具，用来检测产生各种炎症的疾病。魏氏法是自1924年开始应用的传统测量方法，使用大量血液以及长达一小时的测量时间。本文在对传统血红细胞沉降率测量方法深入研究的基础上，提出新的快速血沉测量方法，并研究设计了光机电相结合的高精度血红细胞沉降率测量仪。 血红细胞沉降率测量仪的主要研究内容包括硬件和软件两大部分。硬件电路是测量系统的核心，主要包括：基于CPLD和AVR单片机的电动机控制与驱动单元、电动机速度检测单元、温度检测单元、液晶显示单元、串口通讯单元、打印机单元以及电源转换单元等；软件部分主要包括：CPLD的PWM信号产生模块、电动机转速检测与控制模块、AVR单片机实现的外围电路控制模块、数据采集处理模块、LCD液晶显示模块、串口通讯以及打印等功能模块。 本文研究的血红细胞沉降率测量仪与传统血红细胞沉降率测量仪相比较，具有以下创新点： 1)提出新的快速血红细胞沉降率测量方法，提高了血红细胞沉降率的测量速度； 2)采用CPLD和AVR单片机相结合，实现电动机的高精度、高稳定性控制，从而提高了血红细胞沉降率的测量精度； 3)在医疗设备中应用红外测量技术。 最后对设计制作的血红细胞沉降率测量仪进行了实验验证，分析了误差来源以及改进方法。实验结果表明，本文设计的ESR测量仪的测量精度高，稳定性好，达到了设计要求。

目录

文摘

英文文摘

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引言

1血红细胞沉降率测量概述

1.1课题背景

1.2本文的工作内容

2血红细胞沉降率测量原理与数据处理方法

2.1血红细胞沉降率基本测量方法

2.2血红细胞沉降率快速测量方法

3血红细胞沉降率测量仪的硬件设计

3.1血红细胞沉降率测量仪的结构

3.2PWM信号生产单元

3.2.1直流电机控制

3.2.2单片机介绍

3.2.3CPLD介绍

3.2.4CPLD电机控制单元

3.3直流电机驱动、控制单元

3.3.1电机电源部分

3.3.2电机转速反馈单元

3.3.3电机转向反馈单元

3.4温度检测单元

3.4.1数字温度传感器

3.4.2温度传感器与单片机接口

3.5打印机单元

3.5.1SP－T打印机简介

3.5.2打印机与单片机接口形式

3.5.3SP－T打印机与单片机接线图

3.6串口通讯单元

3.6.1RS232接口

3.6.2MAX232收发器

3.7红外检测单元

3.7.1红外线介绍

3.7.2红外线发射管/接受管简介

3.7.3电路设计框图

3.8液晶显示单元

3.8.1液晶模块接线图

4血红细胞沉降率测量仪的软件设计

4.1系统的软件结构

4.2CPLD软件设计

4.2.1PWM波的CPLD软件实现

4.3单片机程序设计

4.3.1单片机开发系统

4.3.2电机转速、转向检测程序

4.3.3打印机程序

4.3.4温度检测程序

5血红细胞沉降率测量仪的结果

5.1ESR测试样机

5.2测试结果和误差分析

结论

参考文献

在学研究成果

致谢