基于单片机的自动采血装置

　　1　整机原理

　　自动采血装置的操作过程为,首先输入采血人员的指纹,对采血人员的身份进行验证,装置经过串行口与后台主机联系,由主机核实该操作者是否具备资格,并将核实结果通知采血装置。验证合格后,装置记录下操作者的身份,准许操作。采血前通过条码扫描仪输入血员的资料,包括编号、血型等,然后开始自动采血,此过程中要进行血浆的自动混合,计量采血量、血液流速及采集时间,并通过屏幕显示出来。当采集血量达到设定值时,自动停止采集,发出停止采集信号。如果在采集过程中出现异常情况,立即停止采集,同时发出报警信号。

　　1.1　原理框图

　　整机原理框图如图1所示。C8051F021单片机作为数据和信息采集及控制系统的核心。称重系统由称重传感器和精密运算放大器7650组成,完成对采集血液的重量的计量。指纹信息的采集由单片机经数据总线读入指纹传感器FPS100提供指纹的数字信号。条码信息由条码扫描仪经过RS232接口进入系统。血浆自动混合与停止采集的控制均通过输出开关信号并经驱动后完成对电动机或电磁阀的驱动。液晶显示器使用的是清华蓬远公司的液晶显示模块T-240128T。外部存储器用来存储血员资料、采血数量、装置的设定值等信息。

　　1.2　单片机系统

　　1.2.1　CIP251内核

　　C8051F021使用Cygnal的专利CIP251内核,与MCS251指令系统完全兼容。指令以时钟周期为运行单位,因此大大提高了指令运行速度(最大速度可达25MIPS)。

　　1.2.2　存储器

　　C8051F021有64K字节的可在系统编程的FLASH程序存储器,其地址为0x0000~0xFFFF。它有内部数据RAM 256字节,其中高128字节分为两部分地址空间,一部分是RAM区(采用间接寻址),另一部分特殊功能寄存器区(采用直接寻址)。低128字节数据RAM既可用直接寻址又可以用间接寻址方式寻址。C8051F021还有位于外部数据存储器地址空间的4K字节的RAM块。它还提供了64K字节的外部数据存储器接口,用于访问片外存储器和存储器映像的I/O器件。

　　1.2.3　模拟通道

　　C8051F021内部集成了一个功能强大的ADC子系统,它包括一个9通道的模拟多路开关、一个可编程增益放大器和一个100ksps的12位分辨率的逐次逼近型A/D转换器,内置一个1.2V、15×10-6/℃的电压基准。前8个通道用于对外部模拟信号的测量,第9通道接到内部温度传感器,用来测量芯片温度。通过软件编程,可以设置外部输入为单端输入方式或差分输入方式。C8051F021有2个12位的电压输出方式的DAC,每个DAC的输出均为0V~VREF21LSB。

　　1.2.4　数字通道

　　C8051F021具有4个8位的I/O端口,每个端口的引脚都可以由程序配置为推挽或漏级开路输出。此外,还引入了数字交叉开关,即数字开关网络,用户通过软件编程控制该开关网络,可以将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、A/D输入端等配置后使其出现在所需的端口。