基于STC89C52的脈動(dòng)真空滅菌器控制系統的研究

摘要：在此主要敘述以STC89C52單片機為核心的脈動(dòng)真空滅菌器控制系統的設計，給出了系統的實(shí)現原理、硬件組成及相應的軟件設計。在滅菌過(guò)程中，采用Fuzzy—PID混和算法對溫度進(jìn)行非線(xiàn)性控制。利用該系統的智能化軟件可方便地實(shí)現對脈動(dòng)真空滅菌器的自動(dòng)化控制。該系統在消毒滅菌的過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)顯示參數和圖形化顯示滅菌過(guò)程，還可以?xún)Υ嫠枰乃袇导按蛴〉裙δ?，同時(shí)還采取了軟、硬件抗干擾措施。實(shí)驗表明該系統提高了滅菌器的控制精度，功能齊全且實(shí)用性強，可以安全運行，實(shí)現了滅菌器的自動(dòng)化工作過(guò)程。
關(guān)鍵詞：STC89C52；Fuzzy—PID混和算法；控制精度；滅菌器

現在人們生活水平提高了，人們更加的關(guān)注醫療滅菌消毒。在90年代中期，國內研制了_種新型滅菌設備——脈動(dòng)真空滅菌系統。該系統采用了先進(jìn)的脈動(dòng)真空技術(shù)，其滅菌效果良好，因此在醫院供應室、制藥廠(chǎng)、手術(shù)室及科研部門(mén)被廣泛應用。目前國內外出現了各式各樣滅菌器控制系統，本文根據這一現狀，開(kāi)發(fā)了一種由單片機控制的脈動(dòng)真空滅菌控制器。利用FUZZY—PID混和控制算法，通過(guò)控制滅菌溫度、壓力和時(shí)間等主要工藝參數，可以對多種物品進(jìn)行快速有效地滅菌，例如包裹類(lèi)、器械類(lèi)等。該系統上位機視圖監控軟件采用VC++6．0來(lái)編寫(xiě)，通過(guò)采用串行通信接口，可以實(shí)現遠程監控的功能。同時(shí)具有實(shí)時(shí)參數顯示、消毒滅菌過(guò)程參數存儲及打印等功能。該控制系統符合現
代電子產(chǎn)品自動(dòng)化、智能化、模塊化、人性化的設計要求且人機界面友好。

1 脈動(dòng)真空滅菌器基本工作原理
脈動(dòng)真空滅菌器是由帶有夾層及密封門(mén)的高壓容器，內部還有溫度、壓力傳感器及真空閥、進(jìn)氣閥、真空泵、排汽閥等控制器件組成。根據內部溫度和壓力是否到達設定的溫度和壓力要求來(lái)進(jìn)行各種動(dòng)作控制。根據工藝流程要求，該控制系統的工藝流程包括準備階段、脈動(dòng)真空階段、升溫升壓階段、恒溫滅菌階段、排氣階段、無(wú)菌階段等幾個(gè)階段，工作流程如圖1所示。

2 系統的硬件設計
2．1 系統總體設計
脈動(dòng)真空滅菌器控制系統主要由5個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C主控系統、開(kāi)關(guān)量輸出／輸入控制系統、數據采集系統和通信及人機交互系統。單片機采用STC89C52，晶振為12 MHz，單片機內部的2個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)用于系統的定時(shí)，另外一個(gè)用于看門(mén)狗電路，保證系統正常運行。在核心CPU板上有串行通信接口、開(kāi)關(guān)量輸入接口、繼電器輸出接口等。脈動(dòng)真空滅菌控制系統框圖如圖2所示。
2．2 信號采集電路與開(kāi)關(guān)量輸入／輸出電路
溫度和壓力的采集是由信號采集電路來(lái)實(shí)現，其中溫度傳感器使用鉑熱電阻，在-259～631℃之間它是標準的校準元件，PT100的阻值隨溫度的變化轉換成電壓的變化，調理電路對電壓信號進(jìn)行放大、變換，輸出0～5 V的標準信號，經(jīng)A／D轉換送單片機，完成對溫度的采集。溫度采集電路如圖3所示。