电解质剖析仪可测定生物标本如血清、血浆、全血及稀释尿液中的值钾(K)、钠(Na)、氯(C1)、钙(Ca)、PH值等，并经过核算供给标准化离子钙(nCa)、总钙(TCa)，在临床上具有较重要的含义。自80年代汽巴康宁，奥林巴斯等国外产品进入我国后，国产电解质剖析仪敏捷跟进，并研制出一批功用较高的产品。近几年跟着一些突发事情的产生(如：汶川大地震)，对便携式医疗仪器的需求大大添加，便携式电解质剖析仪便是其间之一。
这儿提出一款选用ATMEL公司推出的高功用XMEGAl28单片机为中心器材规划的由电池供电的便携式电解质剖析仪，能够满意户外运用需求。
1 XMEGA简介
XMEGA是8位AVR微处理器的微弱功用晋级版别。XMEGA选用第二代picoPower技能，是仅有真实运用1．6 V作业电压的闪存微操控器。该器材功耗超低，并具有快速12位模仿功用、1个DMA操控器、1个立异的事情体系，以及1个AES加密引擎，悉数都无需占用CPU资源，能够最大极限削减功耗和进步体系功用。
XMEGAl28微操控器的闪存容量为128 Kb，选用100引脚的贴片封装，作业电压为1．6～3．6 V，32 MHz频率下处理功用可到达32 MI／s。
因为XMEGAl28的内部丰厚的资源和微弱的功用。使其十分合适运用于嵌入式体系。该便携式电解质剖析仪选用XMEGAl28作为中心微处理器，使得整个体系外围器材大大削减，在下降成本的一起又进步了体系安全性、可靠性。XMEGAl28较大的程序存储空间能够满意电解质剖析仪的很多软件代码的寄存。
2 体系硬件规划
该体系是以ATxmegal28Al微处理器为中心，外围衔接有显现、按键、打印机、传感器扩大盒、电源、通讯等模块，其硬件规划结构框图如图1所示。
显现部分选用320×240通用的LCD，直接由ATxmega128Al总线驱动，为用户供给更多直观信息，也使操作更便利。嵌入式微型打印机选用迅普公司的微型热敏打印机，便于户外现场输出文档型材料，也直接由ATxmegal28A1的总线驱动。
2．1 传感器调度扩大电路
该剖析仪的样品液经高分子膜传感器丈量后得到的电信号的起伏很小，在-250～250 mV之间，无法直接进行A／D转化。因而，需要对这些模仿信号进行调度扩大处理。在电路的规划上，为了与离子挑选电极的高内阻相匹配，选用CA3140集成运算扩大器作为一级扩大，二级扩大选用高精度低漂移的HAl7741运算扩大器。
如图2所示，选用3个运算扩大器组成的丈量扩大电路，前段有2个高输入阻抗的CA3140构成差动输入。后端的HAl7741实际上是一差动跟从器，其增益近似为1。为了确保扩大器的精度，负反馈电阻挑选高精度低温漂的精细电阻，且电路闭环增益不太大。一起为避免电路板外表的漏电流，对电路板进行了部分镂空。为了能在户外恶劣环境下作业，对电路板还进行了防潮处理和电子屏蔽。
电极信号有钾、钠、氯、钙和pH共5路，别离经各自的扩大电路后衔接到ATxmegal28A1微处理器的A／D模块端口。
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2．2 键盘接口
为便于用户运用，该体系共36个按键，其间有26个英文字母按键、4个快速功用按键、4个方向按键以及确认和撤销按键，这些按键制造成6×6的薄膜开关按键。一切按键均有CH452器材操控，这样可下降主处理器的作业担负，大大简化了软件编写程序。CH452内置64键键盘操控器，根据8×8矩阵键盘扫描；内置按键状况输入的下拉电阻；内置去颤动电路；键盘中止，能够挑选低电平有用输出或许低电平脉冲输出；供给按键开释标志位，可供查询按键按下与开释；支撑按键唤醒，处于低功耗节电状况中的CH452能够被部分按键唤醒。
图3为根据CH452的键盘接口电路。为了避免按键被按下后，CH452的SEG信号线与DIG信号线构成短路，在CH452的DIG0～DIG5引脚与键盘矩阵之间串联有限流电阻，图3中R40～R46，其阻值为10 kΩ。CH452选用4线制与主处理器ATxmegal28A1链接，占用主处理器1个中止接口和l组SPI接口。
2．3 USB通讯接口
为便于仪器现场运用便利，该体系规划了对外信息运送的USB接口，可使仪器快捷地与各类存储器及电脑衔接。其间，USB接口操控器选用CH357器材。CH357支撑USB-HOST主机方法和USBDEV%&&&&&%E／SLAVE设备方法。在本地端CH375具有8位数据总线和读、写、片选操控线以及中止输出，可便利地挂接到ATXMEGAl28Al微操控器的体系总线上。图4为CH375与主操控器的衔接电路，CH375的TXD引脚直接接地，从而使CH375作业于并口方法。电容C1201用于CH375内部电源节点退耦，选用0．01μF的高频瓷片电容，可进步接口的EMI要求。电容C47和C1202用于外部电源退耦，选用0．1μF的高频瓷片电容。晶体X11、电容C1203和C1204用于CH375的时钟振荡电路。USB-HOST主机方法要求时钟频率比较精确，X11的频率是12 MHz±0．4‰，C1203和C1204是容量约为15 pF的独石%&&&&&%。LEDl为数据传送指示灯，用户能够直观调查数据传送状况。
3 体系软件规划
该体系软件开发选用ATMEL公司供给的AVRStudio开发环境，并在该开发环境中内嵌了支撑C言语的GCC。剖析仪软件悉数选用C言语编写，这样开发周期缩短，保护快捷。该体系软件规划选用层次化模块化结构规划，共分为两个层次，第l层是依照硬件各个功用模块编写相应的驱动和接口程序，包含液晶显现、打印机、按键处理、步进电机、A／D收集转化、体系时钟、检测和电源办理等模块；第2层是在第1层的基础上依照运用功用编写的运用程序模块，有主菜单、样本剖析、质控剖析、质控计算、体系设定、体系校准、电极清洗、数据贮存及查询和体系自检等模块。图5中给出体系全体软件规划流程。
4 定论
该规划的便携式电解质剖析仪现已完结样机制造，并进行相关测验。测验结果标明，因为选用先进的Xmega微操控器为中心，体系全体功耗较低，运用36 V10Ah的锂电池供电能够接连作业8小时左右。样机现现已过了GE认证的电磁兼容测验，标明该仪器有较好的抗干扰才能。由此可见，所规划的便携式电解质剖析仪彻底习惯户外作业的需求。
