采用M3352工控核心板進行免疫熒光檢測儀中的設計

時間：2018-12-21 10:30:12

關鍵字：單片機控制電源技術(shù)解析驅(qū)動

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[導讀]免疫熒光檢測儀根據(jù)熒光免疫分析原理，通過快速定量檢測CRP(全程C-反應蛋白)以確定抗原或抗體的性質(zhì)指導臨床用藥，檢測流程如圖1所示。圖1 熒光檢測流程免疫熒光檢測儀控

免疫熒光檢測儀根據(jù)熒光免疫分析原理，通過快速定量檢測CRP(全程C-反應蛋白)以確定抗原或抗體的性質(zhì)指導臨床用藥，檢測流程如圖1所示。

圖1 熒光檢測流程

免疫熒光檢測儀控制板功能需求：

●中英文顯示界面及觸摸屏操作;

●RS-232接口，用于驅(qū)動微打、與單片機通訊;

●以太網(wǎng)接口，與LIS(實驗室信息管理系統(tǒng))連接;

●支持浮點運算，快速數(shù)據(jù)處理;

●可靠電磁兼容設計，醫(yī)療器械認證。

1.1 免疫熒光檢測儀控制板設計難點

1. 醫(yī)療器械認證失敗，銷售受阻

醫(yī)療檢測器械為智能型電子設備，靜電、電磁干擾直接影響檢測的靈敏度與檢測結(jié)果的準確性，造成醫(yī)生誤判，間接影響患者的人身安全。因此，醫(yī)療器械在上市前，要通過嚴格的電磁兼容測試。工程師在設計控制板之初，簡單的理解只要做好屏蔽、良好接地就能通過電磁兼容設計，而在產(chǎn)品認證測試中，最基本的靜電接觸放電4KV便無法通過。

2. 觸摸屏“飛點”嚴重，頻繁操作失誤

檢測儀采用5.6寸四線電阻式觸摸屏，在操作過程中“飛點”現(xiàn)象嚴重，導致頻繁誤操作并影響用戶體驗。通過觸摸屏繪線，可發(fā)現(xiàn)明顯的“毛刺”與“波浪”,如圖2所示。

圖2 觸摸屏操作繪線

3. 偶發(fā)性斷電重啟失敗，造成設備無法正常使用

熒光檢測儀關機采取直接斷電方式，測試過程中發(fā)現(xiàn)在頻繁的開關機操作中，設備偶爾出現(xiàn)無法啟動的現(xiàn)象，分析發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象為斷電后操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)丟失(原存儲在flash中)。偶發(fā)性現(xiàn)象在早期所有測試樣機中均不同程度復現(xiàn)，嚴重影響產(chǎn)品品質(zhì)。

1.2 方案推薦

針對用戶的功能需求與設計難點，ZLG致遠電子推薦采用M3352工控核心板，協(xié)助用戶快速完成產(chǎn)品開發(fā)，項目框圖如圖3所示。

圖3 項目框圖

1. 電磁兼容抗干擾設計

電磁兼容抗干擾設計包括接地、屏蔽、濾波、接口電路保護、PCB布局布線設計等多個方面，M3352核心板配套開源的評估底板通過了電磁兼容工業(yè)4級的測試。如空氣放電±15KV測試，接觸放電±8KV測試，雷擊(浪涌)抗擾度2KV電容耦合與氣體放電管耦合(1次/分鐘)測試。

2. 觸摸屏硬件濾波配合軟件驅(qū)動去除“飛點”

四線電阻觸摸屏接口電路如圖4所示，為防止觸摸屏受干擾而出現(xiàn)較大識別誤差，加入了低通濾波電路;需注意電容 C78~C81選型，容值不能超過0.01μF,否則觸摸屏反映遲鈍或無法正常識別，建議取值1nF。

圖4 觸摸屏電路

除硬件濾波外，觸摸屏驅(qū)動需增加去除“飛點”的算法處理，最終的觸摸屏實現(xiàn)效果如圖5所示，繪線已十分平滑。

圖5 觸摸屏繪線

3. 十萬次flash掉電測試，可靠文件系統(tǒng)

設備斷電重啟后無法啟動，多為意外斷電導致的文件系統(tǒng)損壞或文件系統(tǒng)丟失。文件系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即在磁盤上組織文件的方法。