胰岛素泵的总体设计

    胰岛素泵是一种人工胰腺, 适用于血糖难于控制、需运用胰岛素治疗的糖尿病患者。现在市场销售的胰岛素泵绝大部分是进口产品, 价格比较昂贵, 大多数糖尿患者难以承受。研制一种外观精巧、携带方便、操作简单、性能可靠、价格适中的胰岛素泵是行业发展的急需, 本文介绍了胰岛素泵的总体设计方案, 分别在硬件和软件两方面进行了相应的论述。

    1 胰岛素泵系统的工作原理

    胰岛素泵的工作原理是糖尿病患者通过键盘设置输注参数, 控制单元通过对各个模块的检测并控制直流电机转动, 使其带动丝杆做直线运动, 丝杆推进注射器活塞, 注射器出口连接一根软管, 软管的另一端与一扎入患者腹部皮下的细小软针头相连, 这样, 胰岛素就输入到患者体内。工作原理如图 1 所示。

    2 硬件设计

    本系统硬件部分是由中央处理模块、显示模块、时钟模块、存储模块、电机模块、报警模块、键控模块、电源模块等 8 个模块组成。系统硬件结构图如图 2 所示。

    中央处理模块是整个系统的控制核心。中央处理模块的主要功能是检测各个模块的工作状态并发出命令控制整个系统所有模块的运作, 处理其他模块传送来的信息数据。本系统应用Microchip 的 PIC18LF6720 单片机作为中央处理模块。PIC18系列是高性能的 RISC 的 CPU: 高达 2MB 的程序存储器、高达4KB 的数据存储器、高达 10MIPS 的执行速度、DC～40MHz 的时钟输入、4～10MHz 带 PLL 锁相环有原晶振 /时钟输入、16 位宽指令、8 位数据通道、带优先级中断、8* 8 单周期硬件乘法器。低功耗, 工业级和扩展级温度范围。高灌 /拉电流 25mA/25mA,4 个外部中断; 4 个输入电平变化中断; 4 个 8 位 /16 位定时器 /计数器模块; 最多两个捕获 /比较 /PWM(CCP) 模块; 主同步串行口(Master Synchronous Serial Port, MSSP) 模块支持 3 线SPI( 总共 4 种模式) 和 I²主从模式; 可寻址的 USART 模块: 支持 RS- 485 和 RS- 232; 最多 12 路通道的 10 位模数转换器模块(A/D) : 自动采样功能; 可在休眠状态下进行转换; 输入复用的双模拟比较器。

    液 晶 显 示 是 人 机 交 互 的 媒 介 。 本 泵 的 显 示 模 块 由SVM12849TFFC- 1 组成。SVM12849TFFC- 1 是由深圳市新深辉显示技术有限公司生产的 128* 49 点阵的液晶显示模块。它既可以显示图形, 又可显示汉字。符合本系统的要求。本液晶采用串行输入、输出模式。

    时钟模块采用 Dallas 公司的 DS1339 时钟芯片, 它应用 I²总线接口, 并能定时报警。I²总线是 Philips 公司推出的芯片间串行数据传输总线, 软硬件协议十分巧妙, 用两根线(SCL 、SDA)即可实现完善的全双工同步数据传送, 能够十分方便地构成单主系统或多主系统和外围器件扩展系统, 而且总线驱动能力强。