药品冷藏箱自动控制系统设计说明书v10.docxVIP

1绪论

1.1背景

生物贮存设备是生命科学等领域必备的重要基础设备。医用药品冷藏箱是一种用于医疗行业冷藏血液，也可用于冷藏药品、试剂、疫苗、生物制品的重要设备。血液专用药品冷藏箱是各类医院的设备，它决定了人们所需要的血液、疫苗等生物药剂的品质，血液的质量直接关系到病人的生命安全，因此这种医用药品冷藏箱的温控器要求具有高控制精度、高可靠性，并应具有必要的报警、抗干扰措施和实时记录温度的措施。

目前，越来越多的医院血库药品冷藏箱温度控制系统采用计算机进行温度检测，实施温度控制与管理，这样不仅提高医疗水平，更加速了医用设备的智能化，稳定性。

杭州翔泰电器有限公司根据以上背景，独立研发出来的药品冷藏箱自动控制系统具有高性能，安全，快捷的系统。

1.3实现的功能

“药品冷藏箱自动控制系统”是杭州翔泰电器有限公司采用AT89C51单片机开发板模拟药品冷藏箱工作环境，并模拟设定药品冷藏箱各项参数，以研究药品冷藏箱温控器的工作原理及设计。

研究的内容主要包括以下方面：

（1）液晶显示的工作原理，并通过液晶将各项数据显示在药品冷藏箱外；

（2）温度控制器原理，制冷原理，自动控制药品冷藏箱工作使其通过制冷达到所设定的温度；

（3）智能检测药品冷藏箱工作电压是否正常，避免压缩机烧坏；

（4）继电器工作原理，模拟对压缩机的通/断电操作；

（5）单片机C程序编程语言。它所实现的功能和要求为：

（1）系统采用单片机控制，控制对象为法国泰康公司的SZ1340D型压缩机，功率115W，启动绕组16.5Ω,运行绕组16.5Ω;

（2）分别对冷冻室，冷藏室作不同的温度调节；

（3）能实现参数显示和在线参数修改；

（4）系统故障时能进行声光报警和显示；

（5）多种抗干扰措施保证温度稳定性。

2系统总体设计

2.1系统技术指标

通过液晶显示所设定的温度，温度能随意调节，能自动控制药品冷藏箱工作，使其通过制冷达到所设定的温度。冷冻室温度可以在-15℃~-3℃范围内对多个点进行精度为0.5℃的温度测试量，冷藏室温度可以在4℃~6℃范围内对多个点进行精度为0.1℃的温度测量。

2.2系统总体设计

基于AT89C51单片机的医用特种药品冷藏箱温度控制系统具有以下功能：可以方便的设置血液、疫苗等生物药剂所需温度；箱内温度显示；药品冷藏箱有自动复位功能；温度数据存储功能；制冷控制功能；报警提示功能；抗干扰措施和实时记录温度的措施；电源。根据以上分析，此单片机温度控制系统可以分解为以下八个模块：温度采样信号输人模块；温度显示和键盘设置模块；温度过限报警模块；温度打印模块；复位电路模块；看门狗抗干扰保护模块以及制冷控制模块；电源提供模块。基于AT89C51单片机的医用特种药品冷藏箱温度控制系统原理框图如图所示。

图2-1药品冷藏箱自动控制系统

工作原理：

药品冷藏箱的主要问题就是恒定的保持所需低温和温度测量，以及温度反馈后的调整控制。任何控制系统都很难做到真正的恒温保持，温度总是围绕预设值不停的震荡。

我们要做的就是努力减小震荡幅度，在测量精确，控制简单的基础上再降低功耗，提高制冷。最基本的方法是多次采样箱内温度，将采样温度与用户设置的温度进行比较，得到偏差；偏差超过限定范围上限或采样温度高于预设上限值就加强或打开制冷，反之就减弱或关闭制冷。由于制冷器件的物理惯性，箱内温度每次等于预设温度后，都会发生较大的过冲。从控制领域考虑，这是因为反馈信息只有被控量的当前值，不能反映被控量的变化趋势。我们采用了PID控制方法，用被控量的当前值和一阶导数作反馈信息，利用单片机软件实现调整控制。若温度超过限定范围，报警电路会报警，系统会自行启动制冷，看门狗负责保护整个系统，超过限定工作周期或监测到低电压，将使系统自动复位，直到恢复到正常工作状态。

医用药品冷藏箱要求的温度稳定性较高，一般生物贮存温度控制在4℃~6℃。冷冻室，温度可以在-15℃~-3℃范围内对多个点进行精度为0.5℃的温度测量，冷藏室温度可以在4℃~6℃范围内对多个点进行精度为0.1℃的温度测量。

3系统的硬件设计

3.1主控器的选择

为了充分考虑性价比，选用价格低、稳定的元器件，我们选择了AT89C51作为我们的主控器。

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，可兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大，AT89C51单片机可