基于Cortex M4和Android系统的电解质分析仪的研究与实现

摘要

电解质分析仪是一种用来临床检测电解质离子浓度的医疗仪器，在医学诊断方面有着重要意义，其检验结果可为病患者的治疗方案提供有力依据。
　　目前，电解质分析仪主要采用离子选择性电极法测量样品中K+、Na+、Cl-、Ca2+、Li+等离子的浓度和pH值，同时使用气敏传感器来检测样品中总二氧化碳含量。随着我国医疗水平的提高，国内大中型医院都配备了这种仪器，但是国内现有的仪器结构陈旧、实现过程复杂、自动化程度不高、响应速度不够快，而且操作性差。因此，大型医院大多依赖进口仪器，这就使得仪器的普及难度大，病人就诊费用高。
　　针对以上问题，本课题给出了一种基于Cortex M4和Android系统的电解质分析仪的设计方案。本方案采用三层架构，顶层选用Android工业串口屏用作人机交互，使仪器的显示和控制界面更加友好，操作更便捷。中间层选用基于Cortex M4内核的STM32F407芯片作为核心处理器，提高了系统的响应速度；同时植入μC/OS III，并基于此操作系统进行程序设计，实现了更强大的多任务调度机制；底层采用基于C8051F381微控制器和东芝TB6560AHQ驱动器的多路步进电机驱动板实现对各个电机加减速的稳定控制。在本设计中，不同硬件层之间采用串口多帧通讯协议进行通信。
　　实验结果表明：不同硬件层之间能进行可靠的串口通信，各个机构部件能够在μC/OS III的调度下实现良好的协同工作；在S形加减速算法的控制下，步进电机加减速过程平稳，且定位控制精确；浮点数据处理能力增强，系统响应速度加快，测量结果精确。
　　综上所述，该设计方案给用户带来了良好的触控体验及显示效果，提高步进电机运行的平稳性，增强了系统的可靠性与稳定性。基于Cortex M4和Android系统的电解质分析仪的设计方案是合理可行的，具有一定的理论研究意义和较强的实用价值。

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外相关技术的发展

1.3 本文的研究任务和章节安排

第2章 电解质分析仪的总体设计

2.1 液路控制模块

2.2 工作流程

2.3 测量原理

2.4 总体架构设计

2.5 本章小结

第3章 系统的硬件设计与实现

3.1 Android工业串口屏选型

3.2 主控板设计

3.3 信号处理板设计

3.4 步进电机驱动板设计

3.5 本章小结

第4章 电解质分析仪相关算法的实现

4.1 步进电机加减速控制算法

4.2 数字陷波器设计

4.3 本章小结

第5章 系统的软件设计与实现

5.1 SMF通讯协议设计

5.2 Android应用程序设计

5.3 主控板软件设计

5.4 步进电机驱动板软件设计

5.5 本章小结

第6章 系统调试与实验结果

6.1 调试过程

6.2 问题及解决方法

6.3 实验结果分析

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文和科研成果

致谢