血液冷藏箱温度监测系统研制

　　1　引　言

　　血液冷藏箱是为医院、血站短存或运输血液的专用冷藏设备,也可用于疫苗、生物制品及药品的冷藏,其温度控制精度要求严格,温差范围小。研究表明4±2℃是全血保存最佳温度[1],在此温度范围内全血在保存过程中的化学和生理变化相对较小,因此血液冷藏装备的温度范围一般控制在1~6℃,并且需要实时监测血液温度的变化。

　　考虑血液冷藏储存的基本要求研制了一套采用C8051F022单片机和USB HOST芯片SL811实现的血液冷藏箱温度采集控制系统,该系统具有如下特点:

　　(1)具有USB HOST接口和文件系统,能够实现对FAT,FAT16,FAT32文件格式的U盘和采用USB接口读卡器的SD卡,T F卡进行读写。

　　(2)用0.5℃精度的温度传感器DS18B20检测温度,并采用4位数码管显示温度。

　　(3)无位置传感器无刷直流电机驱动器驱动压缩机,以降低功耗和成本,并提高制冷效率;

　　(4)系统控制精度+4℃±2℃,温度低于+2℃或高于8℃时采用声音报警,并且可以按照要求在-30~+30℃范围设置控制温度。

　　(5)血链装备能够车载或机载,能满足汽车、直升机点烟器和交流电源分别供电的要求。

　　基于以上系统实现的主要功能,易于实现血液温度的精确控制、实时显示、长时间监测、U盘数据下载以及数据曲线分析,能满足血液储存和运输的信息化要求。下面讨论血液冷藏箱温度监测系统的具体实现。

　　2　硬件电路实现

　　2.1　系统结构和原理

　　血液冷藏箱温度监测系统由于采用了嵌入式USBHOST、嵌入式文件系统[2]和嵌入式操作系统RTX51[3],因此系统需要扩展大量SRAM,以满足嵌入式操作系统和文件系统的需要。如图1所示为系统的总体结构框图。

　　系统的控制核心采用C8051F022单片机。该单片机具有64 kB的在系统编程FLASH存储器,增强的CIP 51内核可以使系统具有1 MIPS/MHz的运行效率[4]。由于嵌入式文件系统工作时有大量的数据结构和变量需要处理,读写U盘时大量数据需要读写和处理,对单片机指令运行效率有较高的要求,因此单片机工作于11.059 2 MHz下,并且配置为每个时钟周期执行一条指令。

　　单片机外围主要扩展了7个功能部件:

　　(1)显示和键盘通过一片HD7279A数码管驱动芯片扩展,通过写HD7279A寄存器实现数据的译码和显示,键盘信号通过INT1中断触发读取[5]。

　　(2) SRAM为一片STC62WV1024,该芯片具有128 kB的SRAM存储单元,采用P4.0,P4.1作为块选择信号,从而将SRAM分成4个BANK,通过控制P4.0和P4.1可以在4个RAM区进行切换。

　　(3)实时时钟为DS1302,在数据采集点读取他将日历和温度数据一并存入FLASH中。