基于STC89C52的脈動(dòng)真空滅菌器控制系統(tǒng)的研究

摘要：在此主要敘述以STC89C52單片機(jī)為核心的脈動(dòng)真空滅菌器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理、硬件組成及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。在滅菌過程中，采用Fuzzy—PID混和算法對(duì)溫度進(jìn)行非線性控制。利用該系統(tǒng)的智能化軟件可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)脈動(dòng)真空滅菌器的自動(dòng)化控制。該系統(tǒng)在消毒滅菌的過程中，可以實(shí)時(shí)顯示參數(shù)和圖形化顯示滅菌過程，還可以儲(chǔ)存所需要的所有參數(shù)及打印等功能，同時(shí)還采取了軟、硬件抗干擾措施。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)提高了滅菌器的控制精度，功能齊全且實(shí)用性強(qiáng)，可以安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了滅菌器的自動(dòng)化工作過程。
關(guān)鍵詞：STC89C52；Fuzzy—PID混和算法；控制精度；滅菌器

現(xiàn)在人們生活水平提高了，人們更加的關(guān)注醫(yī)療滅菌消毒。在90年代中期，國內(nèi)研制了_種新型滅菌設(shè)備——脈動(dòng)真空滅菌系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了先進(jìn)的脈動(dòng)真空技術(shù)，其滅菌效果良好，因此在醫(yī)院供應(yīng)室、制藥廠、手術(shù)室及科研部門被廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)外出現(xiàn)了各式各樣滅菌器控制系統(tǒng)，本文根據(jù)這一現(xiàn)狀，開發(fā)了一種由單片機(jī)控制的脈動(dòng)真空滅菌控制器。利用FUZZY—PID混和控制算法，通過控制滅菌溫度、壓力和時(shí)間等主要工藝參數(shù)，可以對(duì)多種物品進(jìn)行快速有效地滅菌，例如包裹類、器械類等。該系統(tǒng)上位機(jī)視圖監(jiān)控軟件采用VC++6．0來編寫，通過采用串行通信接口，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。同時(shí)具有實(shí)時(shí)參數(shù)顯示、消毒滅菌過程參數(shù)存儲(chǔ)及打印等功能。該控制系統(tǒng)符合現(xiàn)
代電子產(chǎn)品自動(dòng)化、智能化、模塊化、人性化的設(shè)計(jì)要求且人機(jī)界面友好。

1 脈動(dòng)真空滅菌器基本工作原理
脈動(dòng)真空滅菌器是由帶有夾層及密封門的高壓容器，內(nèi)部還有溫度、壓力傳感器及真空閥、進(jìn)氣閥、真空泵、排汽閥等控制器件組成。根據(jù)內(nèi)部溫度和壓力是否到達(dá)設(shè)定的溫度和壓力要求來進(jìn)行各種動(dòng)作控制。根據(jù)工藝流程要求，該控制系統(tǒng)的工藝流程包括準(zhǔn)備階段、脈動(dòng)真空階段、升溫升壓階段、恒溫滅菌階段、排氣階段、無菌階段等幾個(gè)階段，工作流程如圖1所示。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
脈動(dòng)真空滅菌器控制系統(tǒng)主要由5個(gè)部分組成：單片機(jī)主控系統(tǒng)、開關(guān)量輸出／輸入控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通信及人機(jī)交互系統(tǒng)。單片機(jī)采用STC89C52，晶振為12 MHz，單片機(jī)內(nèi)部的2個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)用于系統(tǒng)的定時(shí)，另外一個(gè)用于看門狗電路，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。在核心CPU板上有串行通信接口、開關(guān)量輸入接口、繼電器輸出接口等。脈動(dòng)真空滅菌控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。
2．2 信號(hào)采集電路與開關(guān)量輸入／輸出電路
溫度和壓力的采集是由信號(hào)采集電路來實(shí)現(xiàn)，其中溫度傳感器使用鉑熱電阻，在-259～631℃之間它是標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)元件，PT100的阻值隨溫度的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，調(diào)理電路對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大、變換，輸出0～5 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換送單片機(jī)，完成對(duì)溫度的采集。溫度采集電路如圖3所示。