婴儿保温箱智能监护系统设计

　　0　引言

　　新生儿的体温调节功能尚不完善,对新生儿特别是极低体重婴儿进行有效护理的最重要措施之一是保持一个最适宜的环境[1].现代生物医学大量资料证明,可以配备一个温暖的环境,降低直接或间接寒冷应激反应引起新生儿的发病率和死亡率,从而有效地保障新生儿的成活率.婴儿保温箱能够为新生儿创造一个空气洁净、温湿度适宜的舒适环境,从而避免婴儿受感染,增强其机体抵抗力,保障婴儿发育成长[2].传统的婴儿保温箱存在以下3个缺点:1)缺少消毒控制电路;2)缺少尿床监测[3];3)单纯的PID控制很难满足性能要求.

　　针对传统控制设备控制精度不高的问题进行了改进,以婴儿保温箱的温湿度控制系统为载体完成数据信号的采集和处理,核心采用32位S3C2410A单片机,模拟前端采用S3C2410A本身自带的10位A/D转换器,并配合LM35集成温度传感器和湿度传感器HS1101,驱动加热部分采用目前先进的继电器调温电路,以液晶显示模块作为显示单元,完成对温湿度信号的采样,实现对温湿度的控制,使得本监护系统基本实现了高精度和数字化.

　　1　系统硬件结构设计

　　系统中CPU采用Samsung公司的S3C2410A,S3C2410A采用了ARM920T内核,0.18 m工艺的CMOS标准宏单元和存储器单元,支持ARM/Thumb(32/16)双指令集,采用哈佛结构和5级整数流水线,而且它拥有内置的10位AD,因此系统在数据采集部分不需要再额外扩展AD.S3C2410A拥有MMU(内存管理单元),可支持Linux等操作系统,易于系统功能的扩充与完善.通过提供一系列完整的系统外围设备,S3C2410A不仅大大减少了整个系统的成本,消除了为系统配置额外器件的需要,而且S3C2410A的微型、低功耗、高性能的特点也是选用其作为CPU的主要原因.

　　整个监护系统包括:数据采集模块,存储模块,通讯模块,人机接口模块和驱动控制模块.如图1所示.在数据采集模块中,温度信号采用2个LM35集成温度传感器采集,分别置于箱内壁和婴儿的腹部(脐旁)[4],用于检测箱内温度和婴儿皮肤温度,信号经放大器送入S3C2410A进行处理.系统对温度信号进行检测与分析,并将温度实时显示在LCD上.当箱内温度低于设定温度时候自动触发驱动加热装置进行加热,而且一旦婴儿出现超低温或者超高温,或者箱内温度出现超高温时候,系统自动触发报警装置进行报警.湿度信号采用2个HS1101湿度传感器采集,分别置于箱内和婴儿尿布下方,用于检测空气湿度和婴儿是否尿床,然后将信号送入S3C2410A进行处理.系统对湿度信号进行检测和分析,将空气湿度信号实时显示在LCD上.一旦婴儿尿床,立即报警;一旦空气湿度低于设定湿度,系统立即启动超声雾化加湿装置进行加湿.