基于STM32芯片便携式尿液分析仪的设计

摘要

尿液分析是目前医院和私人单位检测人们泌尿系统重要工具，也是泌尿系统病理进行确诊、观查以及后期复查首选手段。由于人体产生的尿液中各个成分含量的变化可以通过检测工具测量来反映人体健康状况，而尿液分析仪的到来为人体尿液成分检测提供便捷之路，能快速定量地测出病人尿样中的酮体、红细胞、葡萄糖、比重、潜血、PH值、胆红素、蛋白质、尿胆原、亚硝酸盐、白细胞、抗坏血酸、维生素C的成分值,且该仪器具有：低功耗、低价格、智能化、快速化、微型化、易于测量等优点，本文主要研究内容如下： 本论文的主控制选用的是STM32F407芯片，该芯片具有主频高，能快速处理图像数据，且该芯片增设多种外设接口使得电路的复杂度降低的特点。该设计选用OV5640摄像头可以直接获取试纸条上所有试剂块的像素值，并且通过步进电机进行传动采集，使运行的效率得到提升。在照明光源的选择上，本设计选用的是LED光源，实现了光源的稳定照射同时降低了光源对测试结果的影响。在结果显示的模块选择方面，使用了触摸式液晶屏，既可以实现触摸按键功能，又可以进行结果显示，省去了上位机的操作界面，实现了一体化的功能。 在图像处理方面，通过顶点法实现了试纸条边框检测，通过中值滤波法实现了图像的滤波去噪，完成了测试项试剂块位置检测，通过对图像R,G,B值进行数据补偿减少了信息的缺失，并通过HSI算法中测量值与标准值的相对频度值对图像数据进行处理等。最后对整机调试进行可能出现的假阳性和假阴性结果在程序上做了校正。详细说明了系统的调试方法和如何对仪器进行标定。系统的标定主要将整个频率带进行分割，使对应的梯度和浓度准确地与频率范围相吻合，最后在得到实验数据后，对系统可能存在的误差进行了分析，使得该仪器能够达到相应要求，测试结果准确，运行稳定。 本文采用嵌入式芯片驱动摄像头进行图像采集的方法，缩短了测试时间，降低了电路复杂度，使得整个系统的运行速率及性能均有所提升，同时保证了运行的稳定性及测试准确性，整体性能更加完善。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究目的与意义

1.2 便携式尿液分析仪的简介

1.3 尿液分析仪的发展概况

1.3.1 尿液干化学分析仪

1.3.2 尿沉渣分析仪

1.3.3 自动尿液分析仪

1.4 尿液分析仪通常的检测项目

1.5 课题研究的内容

第2章 STM32便携式尿液分析仪的系统原理及组成

2.1 试纸颜色识别的理论基础

2.1.1 RGB颜色空间原理

2.1.2 HSI颜色空间原理

2.2 尿液分析仪系统工作流程

2.3 试纸条图像处理方法及分析原理

2.4 仪器的工作原理与设计指标

2.4.1 工作原理及试纸垫的特点

2.4.2 尿液分析仪的设计指标

2.5 便携式尿液分析仪的组成

2.6 本章总结

第3章 控制系统的硬件设计

3.1 系统的整体设计

3.2 系统模块设计

3.2.1 硬件系统设计

3.2.2 SD卡接口电路设计

3.2.3 图像采集电路设计

3.2.4 LCD显示电路设计

3.2.5 照明光源模块

3.2.6 电源模块电路设计

3.2.7 电机模块

3.2.8 按键模块

3.3 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 STM32开发调试环境的介绍

4.2 系统软件设计

4.2.1 系统的软件的主程序流程

4.2.2 系统初始化

4.3 图像采集模块的程序设计

4.2.5 OV5640的初始化及实现程序

4.4 LCD显示屏的程序设计

4.5 图像边框检测子程序

4. 6图像去噪子程序

4.7 本章小结

第5章 整机调试与结果分析

5.1 仪器测试结果分析方法

5.2 整机的调试与标定

5.3 测试结果稳定性及准确度分析

5. 4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

致谢