基于Cortex-A8和ATmega128的手动内窥镜清洗消毒机的设计与实现

摘要

随着经济和医学技术的发展医用内窥镜在医疗诊断上已经广泛使用，医用内窥镜是可进入人体内部进行诊断的一种医疗器械，它能弥补医生无法直接诊断或拍片也不能诊断的病情。目前使用后的内窥镜在清洗、消毒过程中存在着很多隐患。诸如对内窥镜的清洗监管不完善会造成患者二次感染。目前，医院通常采用手动内窥镜清洗消毒机对内窥镜进行清洗消毒，人工记录内窥镜清洗消毒信息。这样，无法保证内窥镜是否参与所有清洗消毒流程，更无法确定内窥镜清洗消毒是否达标，造成人为原因使内窥镜清洗消毒不合格，而导致患者和医护人员感染。因此建立可靠、便捷、安全的内窥镜清洗消毒记录系统显得尤为重要，实时动态监测内窥镜的清洗消毒，保证内窥镜清洗消毒流程并且清洗消毒达标，提高清洗效果，杜绝人为错误，更好的为患者服务;研制智能化、安全性高、稳定度好的内窥镜清洗消毒机与内窥镜清洗消毒追溯系统是医患双方的迫切需求。论文的选题具有很好的意义与应用价值。
　　论文分析了国内外内窥镜清洗消毒的发展状况，重点研究了手动内窥镜清洗消毒机中的通信和数据处理，对手动内窥镜清洗消毒机做出总体规划，设计出了手动内窥镜清洗消毒机的灌流器控制面板软、硬件系统，ARM数据中心软件，PC服务器内窥镜数据追溯系统。对软、硬件系统进行模块化设计，对系统的各功能模块进行详细的设计，对其中涉及到的技术进行详细阐述。手动内窥镜清洗消毒机对内窥镜清洗消毒所有环节进行识别、监控、管理，代替了传统的人工记录的方式，避免了因人为原因发生的隐患，数据存储在PC服务器的数据库中，便于医患双方对其进行查询，具备了数据追溯、实时监控、错误预警等功能。
　　该系统采用Atmel公司的高档单片机ATmega128芯片作为灌流器控制面板处理器，采用TI公司的基于Cortex-A8内核的AM3354微处理器作为ARM数据中心处理器。使用SJA1000控制器和MCP2551收发器作为ATmega128的扩展CAN总线通信接口，使用数码管与按键作为灌流器控制面板的人机交互界面，ATmega128芯片的串行通信接口外接RFID阅读器作为灌流器控制面板采集信息端口;灌流器控制面板与ARM数据中心采用CAN总线通信，ARM数据中心与PC服务器采用Socket通信。论文给出了系统架构图、灌流器控制面板电路和系统软件设计与实现、对追溯系统原理和工作进行了介绍。论文最后对手动内窥镜清洗消毒机进行了硬件、软件、数据追溯等一系列的调试和测试，对测试数据进行了分析，对测试过程中出现的问题和解决方法进行了说明，测试结果表明手动内窥镜清洗消毒机运行状况良好，系统稳定，可靠性高，并通过验收;论文最后对未来工作进行了计划，对未来信息化医疗做了展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 课题来源

1．3 国内外研究现状及发展趋势

1．4 课题研究内容与目的

1．5 论文组织结构

第2章 手动内窥镜清洗消毒机总体规划

2．1 清洗消毒机硬件系统设计方案

2．1．1 灌流器控制面板功能需求分析

2．1．2 灌流器控制面板微处理器芯片选型

2．1．3 灌流器控制面板微控制器资源分配

2．1．4 ARM数据中心模块分析

2．1．5 ARM数据中心模块选型

2．2 清洗消毒机系统软件设计方案

2．2．1 灌流器控制面板软件设计

2．2．2 ARM数据中心软件设计

2．2．3 系统流程

2．3 内窥镜清洗追溯系统设计方案

第3章 手动内窥镜清洗消毒机硬件设计

3．1 硬件电路设计

3．1．1 硬件系统架构的设计

3．1．2 灌流器控制面板硬件设计

3．1．3 灌流器控制面板硬件设备选型

3．2 灌流器控制面板通信模块电路设计

3．2．1 串行通信模块电路设计

3．2．2 CAN接口电路设计

3．3 控制系统基本外围电路设计

3．3．1 电源模块设计

3．3．2 复位电路设计

3．3．3 晶振电路

3．3．4 处理器JTAG接口

3．4 数码管显示电路设计

3．5 键盘电路设计

3．6 继电器电路设计

3．7 控制面板PCB设计及制作

3．7．1 PCB设计要求

3．7．2 控制系统PCB设计

第4章 手动内窥镜清洗消毒机软件设计

4．1 软件开发环境

4．1．1 交叉编译器

4．1．2 软件开发及运行平台

4．2 灌流器控制面板软件设计

4．2．1 控制面板主程序设计

4．2．2 串口通信模块软件设计

4．2．3 CAN通信模块软件设计

4．2．4 按键模块软件设计

4．3 ARM数据中心软件设计

4．3．1 数据处理

4．3．2 Socket通信模块软件设计

4．3．3 CAN通信模块软件设计

4．4 系统数据处理

4．4．1 通信协议

4．4．2 数据处理

第5章 手动内窥镜清洗消毒机的调试与测试

5．1 系统硬件电路调试

5．1．1 灌流器控制面板

5．1．2 ARM数据中心

5．2 系统软件仿真与调试

5．2．1 灌流器控制面板

5．2．2 ARM数据中心

5．3 系统运行测试

5．3．1 系统搭建

5．3．2 系统测试

5．4 内窥镜清洗追溯系统

5．4．1 追溯系统功能介绍

5．4．2 追溯系统工作原理

5．4．3 追溯系统运行

总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果