血液生物制剂储存温度控制仪的设计与研究

摘要

当今的医药卫生领域存在着许多物品对其周围环境极其敏感，例如血液制品、生物制剂、疫苗等，需要利用冷链进行储藏、运输。在这种需求下，冷链系统得到了快速的发展。冷链系统是一系列的制冷及温度监控设备，配以相应的操作人员及操作规程所形成的系统。在这个系统中，温度监控记录设备是一种必不可少的设备，目前国内在这一领域的研发很活泼，产品种类也比较多，但是车载温度控制仪的技术仍处在较低的水平，产品也很少。
　　 针对这一现状提出一种新型的车载温度控制仪的设计方案。该温度控制仪由温度记录和温度控制两部分功能构成。其中，温度记录模块的硬件部件是一个嵌入式系统，它由温度测量、存储和显示，打印，通信几部分组成。测温部分采用单线数字温度传感器，可以准确、快速的测得当前温度值；采用GPRS无线通信模块，实现了对异常温度的无延时报警；存储系统使用大容量的SD卡，可满足持续记录时间长，采样周期短，存储温度数据多的要求；人机界面使用NEC3.5寸触摸屏，可实现温度参数的设置及温度数据的显示；内置的一部微型热敏打印机，可以对记录的温度数据打印。
　　 软件设计则采用当前使用最为广泛的linux作为软件运行平台。借助于移植的嵌入式Linux操作系统，开发了GPIO、触摸屏模块、无线报警、打印模块以及温度数据采集电路的设备驱动程序和应用程序。使用图形用户界面QT，设计图形程序实现了温度数据的数字和波形两种显示功能。
　　 温度控制采用了基于模糊推理的自整定PID控制算法，模糊PID控制克服了纯PID控制和模糊控制的缺点，实现系统调节时间短、超调量小，稳态误差小的理想性能指标。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 课题研究意义

1.2 温度测控技术的发展现状

1.2.1 温度测量技术

1.2.2 温度控制技术

1.3 课题研究内容

第二章 系统硬件电路设计

2.1 控制器

2.1.1 ARM处理器的特点及选型

2.1.2 S3C2440体系结构

2.2 电源电路

2.3 温度传感器电路

2.3.1 温度传感器的选择

2.3.2 单线数字温度传感器

2.3.3 DS18B20与ARM硬件电路

2.4 触摸屏电路

2.4.1 触摸屏选择

2.4.2 触摸屏与ARM的硬件电路连接

2.5 数据存储电路

2.5.1 Flash存储器

2.5.2 SD卡

2.6 JTAG电路接口

2.7 报警电路

2.7.1 声光报警

2.7.2 无线报警

2.8 微打电路

2.8.1 微型打印机的选择

2.8.2 微型打印机与ARM的电路设计

第三章 系统软件设计

3.1 嵌入式实时操作系统

3.1.1 嵌入式系统的分类及特点

3.1.2 主流嵌入式操作系统介绍

3.2 嵌入式Linux操作系统

3.2.1 嵌入式Linux发展概述

3.2.2 嵌入式Linux系统开发平台及模式

3.3 Linux 2.6.14内核S3C2440上的移植

3.3.1 修改顶层目录的Makefile

3.3.2 设置Flash分区

3.3.3 配置及编译内核

3.4 嵌入式图形用户界面的移植

3.4.1 图形用户界面系统选择

3.4.2 Qt/Embedded的移植

3.4.3 Qt/Embedded应用程序设计

第四章 模糊控制算法设计

4.1 被控对象的温度变化特性分析

4.2 控制算法简介

4.2.1 控制基本理论

4.2.2 设计PID控制器时注意事项

4.3 模糊控制的概述

4.3.1 模糊控制的基本思想

4.3.2 模糊控制系统的组成及结构分析

4.3.3 模糊控制算法的实现

4.4 模糊PID控制器设计

4.4.1 参数自整定模糊PID控制系统结构

4.4.2 控制系统参数自整定模糊PID控制

4.5 控制系统方案选择

第五章 实验及调试

5.1 温度测试结果

5.2 报警测试

第六章 总结和展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

谢 辞