基于Cygnal F005单片机的新型婴儿保温箱的实验研究

　　1 引言

　　新生儿的各种生理功能尚未成熟，体温调节功能不完善，因此最好使婴儿处于中性温度的环境中，尤其对早产婴儿、硬肿症或发育不良的新生儿更为重要。“中性温度”指能维持正常体温及皮肤温度的最适宜的环境温度，在此温度下，身体耗氧量最少，蒸发散热量最少，新陈代谢最低。婴儿保温箱，是以科学的方法，为新生儿创造一个空气洁净、温湿度适宜的舒适环境，能够避免婴儿感染，增强机体抵抗力，保障婴儿发育成长。

　　传统的婴儿保温箱存在以下缺点：

　　(1)缺少温度采集数据的核对。在温度传感器损坏或数据误差较大时，没有比较确认系统，极容易造成控制系统的失误事故，危及婴儿的生命安全。

　　(2)温度比较控制电路简单，不可靠。单纯采用集成运放比较电路，当运放电路发生故障，而恰巧输出为启动报警电路时，会造成保温箱内温度持续升高，造成不可挽回的严重后果。

　　(3)电路报警的同时切断加热管的供电电源，如果未得到及时处理，保温箱内温度会持续降低，极容易造成事故，危及婴儿的生命安全。

　　2 新型婴儿保温箱的设计

　　本设计提出一种婴儿保温箱的温度控制电路安全检测的方法和强制保护的方法。该方法可以确保婴儿保温箱工作在设置的正常温度范围内，避免因电路故障使温度异常造成的医疗事故。具体设计方案是建立10千瓦的加热管在不同季节里温度传感器输出电压变化率数据库。应用单片机对采集的温度数据求变化率，与数据库数据相比较，判断温度传感器的工作状态。如果判断其工作异常，则启动报警电路;采用双重温度判断控制电路，在集成运放电路和单片机系统中分别对采集的温度数据与设置温度和设置的温度上、下限做比较，只有当两者都判断正常时加热器才能工作，起到双重保护作用;当发生电路故障时启动报警电路，同时启动单片机的计时系统，在没有得到及时处理时，自动根据季节的不同，启动相应的脉冲发生器，控制开关电源为加热器供电，使保温箱工作在断续的加热状态，维持在一定的温度范围，避免电路故障未及时处理造成的保温箱内温度持续下降。显然，新型婴儿保温箱的设计确保了电路温度控制精确，工作状态可靠，为新生儿提供一个空气洁净、温湿度适宜的舒适安全环境保障。

　　3 系统硬件设计

　　具有强制保护电路的婴儿保温箱硬件原理框图如图1所示，系统用Cygnal F005单片机作智能部件，包括数据采集、集成运放比较器、强制保护电路、日历时钟以及键盘、显示、报警等功能块^[5]。