一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统

摘要

本发明公开了一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板，信号调理与转换板与样品箱上的信号采集电极的输出端相连，信号调理与转换板接收信号采集电极的输出信号，并将该信号处理和转换后送给主板，主板根据接收到的信号计算出PO2值。本发明根据系统中各个具体子任务，选用不同性能的微控制器作为从机管理各个部件，再选用一个高性能的微控制器作为主机，管理多个从机，构成主多从系统，发挥了微控制器的性能，提高了仪器的性能和灵活性，降低了成本。

权利要求

1.一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，其特征在于：包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板；所述信号调理与转换板包含4路放大倍数互不相同的放大电路和一个多通道A/D转换器，所述4路放大电路的输入端分别连接样品箱上的信号采集电极的输出端，4路放大电路的输出端分别连接多通道A/D转换器的四个输入端，对应的多通道A/D转换器的四个输出端分别连接主板，主板分别计算出四个通道的PO2值的斜率，然后计算出平均斜率，并根据平均斜率计算出PO2值；所述PO2值的具体计算步骤如下：（1）分别采集四个通道的毫伏值作为四个通道的一点校正值a31、a32、a34、a38；

（2）按照下式分别计算四个通道的二点校正值b31、b32、b34、b38：其中，M31 、M32 、M34 、M38分别为四个通道的斜率，其初始值均为60；

PO2Ⅱ为PO2二点校正标准液的氧气含量，初始值设为0；

（3） 根据一点校正值和二点校正值计算各通道的斜率M31 、M32 、M34 、M38以及平均斜率：

；

（4）根据平均斜率 和a34、a38值的范围，计算PO2：其中，PO2Ⅰ为PO2一点校正标准液的氧气含量，其初始值为20。

2.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，其特征在于：2

所述样针控制板、转盘控制板和抽吸泵控制板通过IC接口与主板连接，打印控制板通过SPI接口与主板连接，键盘控制板和信号调理与转换板通过I/O口与主板连接，且键盘控制板的一个I/O口与主板的外部中断输入引脚连接。

3.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，其特征在于：所述4路放大电路的放大倍数分别为1、2、4、8。

4.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，其特征在于：键盘控制板从键盘处获得有效按键后将键值送给主板，主板采用修改返回地址的中断处理方法处理功能键，实现功能键的转移，完成状态的切换。

5.根据权利要求1 所述的一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，其特征在于：所述主板采用C8051F360微控制器，样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板和打印控制板分别采用4个C8051F912微控制器、键盘控制板采用C8051F012微控制器。

说明书

一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于电子测控领域，特别涉及了一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统。

背景技术

[0002] 血气分析仪是用于血液检测的医学设备，不仅能检测出病人血液中的氧气、二氧化碳等气体的含量和血液酸碱度及相关指标的变化，还能快速反映血液中钾、钠、钙的含量，为危重病人抢救中快速、准确的检测提供了有利的保障。

[0003] 随着计算机技术的发展，计算机技术在血气分析领域得到了广泛的应用，使现代血气分析仪具有超级的数据处理、维护、贮存和专家诊断功能，血气分析仪正朝着便携式、免维护、易操作的方向发展。

[0004] 目前，普遍采用PC104等微型计算机设计血气分析仪，这样的仪器能够充分利用计算机的性能，但存在操作不灵活、成本高、可靠性差的缺陷；也有采用89C51、MSP430等微控制器来设计，由于采用单一微控制器的单机系统，虽然可以大大降低成本、提高了操作的灵活性，但存在系统性能降低的缺陷。

发明内容

[0005] 为了解决上述背景技术存在的技术问题，本发明旨在提出一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，从而解决现有血气分析仪性能、灵活性和成本不能兼顾的问题。

[0006] 为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案是：

[0007] 一种基于主多从的血气分析仪处理控制系统，包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板，所述信号调理与转换板与样品箱上的信号采集电极的输出端相连，信号调理与转换板接收信号采集电极的输出信号，并将该信号处理和转换后送给主板，主板根据接收到的信号计算出PO2值。

[0008] 其中，上述进样针控制板、转盘控制板和抽吸泵控制板通过I2C接口与主板连接，打印控制板通过SPI接口与主板连接，键盘控制板和信号调理与转换板通过I/O口与主板连接，且键盘控制板的一个I/O口与主板的外部中断输入引脚连接。

[0009] 其中，上述信号调理与转换板还包含4路放大倍数分别为1、2、4、8的放大电路和一个多通道A/D转换器，所述4路放大电路的输入端连接样品箱输出信号，4路放大电路的输出端分别连接多通道A/D转换器的四个输入端，对应的多通道A/D转换器的四个输出端连接主板；主板分别计算出四个通道的PO2值的斜率，然后计算出平均斜率，再根据平均斜率计算出PO2值。

[0010] 其中，键盘控制板从键盘处获得有效按键后将键值送给主板，主板采用修改返回地址的特殊中断处理方法处理功能键，实现复杂功能键的转移，完成状态的切换。

[0011] 其中，主板采用C8051F360微控制器，样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板和打印控制板分别采用4个C8051F912微控制器、键盘控制板采用C8051F012微控制器。

[0012] 采用上述技术方案带来的有益效果是：

[0013] （1）本发明采用的主多从结构，将一个复杂的任务分成若干个相对简单的子任务并行处理，提高了系统的灵活性和实时性；

[0014] （2）本发明采用多个放大器对PO2电极输出的毫伏信号进行放大，根据具体情况选用不同的量计算其值，提高了测量精度；

[0015] （3）本发明采用修改返回地址的特殊中断处理方法，实现复杂功能键的转移，完成状态的切换，提高了系统操作的容错性和灵活性。

附图说明

[0016] 图1为本发明的结构框图。

[0017] 图2为本发明的状态转换图。

[0018] 图3为本发明的键盘中断处理流程图。

具体实施方式

[0019] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

[0020] 如图1所示的本发明的结构框图，包含主板以及分别与之连接的进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板、打印控制板、键盘控制板和信号调理与转换板，所述信号调理与转换板与样品箱上的信号采集电极的输出端相连，信号调理与转换板接收信号采集电极的输出信号，并将该信号处理和转换后送给主板，主板根据接收到的信号计算出PO2值。

[0021] 在本实施例中，由于打印控制、进样针控制、转盘控制、抽吸泵控制这4个模块功能相对单一、简单，故分别选用一片高性能、低价格的C8051F912微控制器；键盘控制需要使用的I/O线较多，选用内部资源相对较多的C8051F012微控制器来完成键盘检测。主板完成大部分的工作，需要大容量的程序存储器和数据存储器，选用一片高性能的C8051F360微控制器承担，由这6片微控制器构成主多从系统。进样针控制板、转盘控制板、抽吸泵控制板中的C8051F912微控制器以I2C串行方式与主板的C8051F360微控制器进行通讯，实现数据传输；键盘控制板中C8051F012微控制器以并行方式与主板的C8051F360微控制器传输键值，C8051F012其中一根I/O线连接到C8051F360的外部中断输入引脚，C8051F360以中断方式处理键盘；打印控制板中的C8051F912微控制器以SPI串行方式与主板的C8051F360微控制器进行通讯，实现数据传输，具体打印控制由打印控制板中的C8051F912微控制器完成。样品箱上的采样输出电极输出毫伏信号，该信号经过信号调理与转换板中的信号放大、A/D转换后送给主板。

[0022] 本发明在计算含氧量值时采用多通道的方法。在采集信号时，采用4路放大倍数分别为1、2、4、8的放大电路，对于小采样信号采用放大倍数相对较大的通道，以提高信号的采集精度。计算出每个通道的PO2值的斜率，然后计算出

[0023] 平均斜率，再根据平均斜率和测量时采集到信号值，应用不同的公式计算出PO2值。具体的计算方法如下：

[0024] 1）一点校正采集毫伏值a31、a32、a34、a38

[0025] 将采集到的毫伏值mv3、mv4、mv5、mv6直接赋给一点校正值，

[0026] a31=mv3；

[0027] a32=mv4；

[0028] a34=mv5；

[0029] a38=mv6；

[0030] 其中，a31：一点校正时PO2在G=1时的毫伏值；

[0031] a32：一点校正时PO2在G=2时的毫伏值；

[0032] a34：一点校正时PO2在G=4时的毫伏值；

[0033] a38：一点校正时PO2在G=8时的毫伏值；

[0034] G：运算放大器的放大倍数。

[0035] 2）二点校正采集毫伏值ba31、b32、b34、b38

[0036] 将采集到的毫伏值mv3、mv4、mv5、mv6，考虑温度等因素，按如下公式计数二点校正毫伏值：

[0037]

[0038]

[0039]

[0040]

[0041] 其中，b31：二点校正时PO2在G=1时的毫伏值；

[0042] b32：二点校正时PO2在G=2时的毫伏值；

[0043] b34：二点校正时PO2在G=4时的毫伏值；

[0044] b38：二点校正时PO2在G=8时的毫伏值；

[0045] M31：PO2在G=1时的斜率，初始值设为60；

[0046] M32：PO2在G=2时的斜率，初始值设为60；

[0047] M34：PO2在G=4时的斜率，初始值设为60；

[0048] M38：PO2在G=8时的斜率，初始值设为60；

[0049] PO2II：PO2二点校正标准液的氧气含量，初始值设为0。

[0050] 3）测量

[0051] 根据一点校正和二点校正值计算各通道的斜率：

[0052]

[0053]

[0054]

[0055]

[0056] 计算平均斜率

[0057]

[0058] 根据平均斜率 和mv5、mv6值的范围，计算PO2

[0059] 若

[0060]

[0061] 若

[0062]

[0063] 其中，PO2Ⅰ：PO2一点校正标准液的氧气含量，初始值设为20。

[0064] 如图2所示的本发明的状态转换图，本发明的系统主要有预备、就绪、一点校正、二点校正和测量5个状态组成，其中一点校正和二点校正执行的功能很复杂。仪器在开机后进入预备状态，通过按键或2小时后进入二点校正状态，二点校正状态结束后，进入就绪状态。在就绪状态下才可以进行测量。

[0065] 由于仪器的流体部件较多，执行时间较长(如二点校正状态需要几分钟至几十分钟)，若监控程序设计采用常规的扫描键盘--执行键功能的监控方式，在执行这些功能键时，不能打断，即使是误操作，也必须等该功能键执行完毕，这是用户所不能接受的。本发明在设计监控程序时采用特殊的中断方法，在中断中实现了程序的转移；可以很方便地修改命令。

[0066] 图3所示为本发明的键盘中断处理流程图，主板响应键盘中断这一外中断后，首先保护现场，接着读I/O口获得键值，然后判断是否是特殊功能键，如是数字键和非特殊功能键，由于这两类键简单，就在中断服务程序中进行处理，然后中断返回；如是特殊功能键，则恢复现场，从栈顶弹出中断返回地址并丢弃，然后将特殊功能键处理程序的入口地址压栈，然后中断返回；特殊功能键处理程序在主程序中完成。

[0067] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。