基于恩智浦LPC2148的微型尿液分析儀的設計

軟件模塊描述

　　本設計軟件部分主要分成觸摸屏及LCD模塊、A/D模塊、LED控制模塊和網(wǎng)絡(luò )模塊，見(jiàn)圖3系統流程圖。

圖3  系統主流程圖

　　本設計采用帶觸摸屏的LCD顯示器，主要實(shí)現菜單選擇、按鍵操作、測量的數據及狀態(tài)顯示，為本設計的操作帶來(lái)極大的方便，讓使用者在輕松、愉快的環(huán)境下使用本產(chǎn)品，是本設計的一大亮點(diǎn)。

　　本設計可以采用外部A/D或LPC2148內部自帶的10位A/D轉換器，根據本設計對數據精度的要求，采用2148自帶的A/D。該模塊主要是檢測CPLD模塊產(chǎn)生的SH信號，當該信號為高時(shí)，處理檢測數據，同時(shí)設置啟動(dòng)A/D轉換的條件，在SH下降沿到來(lái)時(shí)重新啟動(dòng)A/D進(jìn)行下次測量，直到檢測結束。在該模塊中，還有一個(gè)重要的任務(wù)—數據處理，在這里，每個(gè)參數每次采集多組數據，求出平均值，同時(shí)與標準數據進(jìn)行比較，判斷參數是否屬于正常范圍，并且增加了有無(wú)試紙的軟件識別。

　　LED控制模塊是通過(guò)恒流帶點(diǎn)校正功能的LED驅動(dòng)芯片控制不同波長(cháng)的LED的亮度、顯示順序及顯示的時(shí)間，使光纖采集到不同參數的光信號，輸入到CCD模塊。

　　在網(wǎng)絡(luò )傳輸層有兩個(gè)協(xié)議傳輸數據，傳輸控制協(xié)議TCP和用戶(hù)數據報協(xié)議UDP，TCP協(xié)議是面向對象的協(xié)議，可靠性高，但是費用也高；UDP協(xié)議是提供最少服務(wù)和費用的傳輸層協(xié)議。UDP是最簡(jiǎn)單的協(xié)議，具有以下特點(diǎn)：無(wú)連接、不可靠、提供應用層協(xié)議標識、提高UDP報的校驗和、以及緩沖和分段。Socket接口函數是TCP/IP的API。使用Socket接口函數編寫(xiě)通信的任務(wù)時(shí)，分服務(wù)器和客戶(hù)機兩種方式。服務(wù)器方式是先接受到數據再進(jìn)行處理，而客戶(hù)機則是先發(fā)生數據然后等待回應處理，它們所用到的socket API 函數是相同的。

結語(yǔ)

　　這是一種針對家庭用戶(hù)設計的基于嵌入式的微型尿液分析儀，采用了恩智浦半導體(NXP Semiconductors) 高集成度的LPC2148微處理器，芯片內部集成的USB控制器可用來(lái)供電和傳輸數據，內部集成的ADC可以處理CCD采集到的模擬信號，內部集成SPI接口用于觸摸屏和以太網(wǎng)的通訊。復位部分采用了NXP公司的74HC125。

　　儀器通過(guò)檢測尿液中的10項成分來(lái)診斷人體的健康狀況。在用戶(hù)把浸過(guò)了尿液的試紙條放入儀器后，通過(guò)LPC2148控制多波長(cháng)LED進(jìn)行分時(shí)發(fā)光，然后反射光通過(guò)光纖照射到CCD上，經(jīng)過(guò)信號的采集和模數轉換，并在LCP2148中經(jīng)過(guò)歸一化的算法，將結果輸出至LCD進(jìn)行顯示，或者根據需要傳輸至PC。

　　本儀器的創(chuàng )新在于整個(gè)過(guò)程使用觸摸屏來(lái)進(jìn)行操作，具有友好的人機交互接口。設計的一種光電檢測系統，消除了傳統尿液分析儀機械傳動(dòng)引起的誤差，并減小了體積和功耗。后續工作可以對以太網(wǎng)部分做進(jìn)一步的研究，使得遠程醫療得到實(shí)現，適合家庭用戶(hù)的使用。

圖4  微型尿液分析儀正視圖


圖5  微型尿液分析儀后視圖


圖6  微型尿液分析儀側視圖

　　在設計的過(guò)程中，也遇到了很多問(wèn)題。比如在調LCD的時(shí)候，由于購買(mǎi)的LCM的控制芯片SDE1335使用的5V電壓，而LPC2148使用的是3.3V電源，數據接口需要接上拉電阻，剛開(kāi)始沒(méi)有發(fā)現這個(gè)問(wèn)題，浪費了不少時(shí)間，后來(lái)在數據口接上10KW電阻，問(wèn)題才得以解決。還有制作硬件，工藝達不到和資金問(wèn)題。以及調觸摸屏的時(shí)候，按鍵識別不穩定等很多時(shí)候會(huì )花費比較多的心思和時(shí)間，仍不能解決。感到過(guò)山窮水盡，不過(guò)大家都積極努力，而且互相鼓勵，在一起交流討論，最后都一一解決。

　　這次恩智浦杯創(chuàng )新設計大賽確實(shí)有很多的收獲：讓我們能夠有機會(huì )把心中的靈感和創(chuàng )意成功地轉化為現實(shí)；也讓我體會(huì )到了實(shí)現過(guò)程中的艱辛和不易；培養了我團隊協(xié)作的能力和意識；磨煉了永不放棄的精神。

　　由于系統構架很大，而時(shí)間相對不是很充分。雖然我們盡可能地開(kāi)發(fā)，不過(guò)還是有一些問(wèn)題難以做得完善，比如USB通訊的多樣化功能的開(kāi)發(fā)，以及以太網(wǎng)更大的拓展。我們也會(huì )繼續把開(kāi)發(fā)進(jìn)行下去。

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