1、本科毕业设计（20届）血球仪堵孔检测与高压灼烧研究所在学院专业班级电气工程及其自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I【摘要】针对目前血球仪堵孔故障时常发生，却没有有效的故障检测与故障排除方案的现状。本文提出了几种堵孔检测和高压灼烧法排除故障的方案，并设计了一个完整的堵孔检测和高压灼烧排除故障的系统。该系统以C8051F330单片机为控制核心，包括堵孔检测电路，高压灼烧电路，键盘和显示模块。经测试该系统安全，可靠，对血球仪影响较小。可嵌入到血球仪中，作为血球仪堵孔故障的解决方案。具有一定的实用性和推广价值。【关键词】血球仪；堵孔检测；高压灼烧。II【ABSTRACT】NOWADAYS,IT
2、OFTENOCCURSTHATHEMOTOLOGYANALYZERPLUGSUP,BUTTHEREISNOEFFECTUALMETHODTOSOLVETHEFAULTDETECTIONANDFAULTEXCLUDINGTHISPAPERPROPOSESSEVERALMETHODSTOSOLVETHEFAULTDETECTIONANDFAULTEXCLUDING,ANDDESIGNSAFAULTDETECTIONANDFAULTEXCLUDINGSYSTEMWHICHISBASEDONC8051F330ANDCONSISTSOFDETECTIONOFHEMOTOLOGYANALYZERPLUGG
3、INGUP,HIGHVOLTAGESBURNINGCIRCUIT,KEYBOARDANDDISPLAYUNITTHESYSTEMPROVEDTOBESAFE,RELIABLE,ANDHAVELITTLEEFFECTTOTHEHEMOTOLOGYANALYZERTHISPROGRAMADOPTEDINTHESYSTEMAREPRACTICALANDCANBEEXTENSIVELYUSED【KEYWORDS】HEMOTOLOGYANALYZER；THEDETECTIONOFPLUGGINGUP；HIGHVOLTAGESBURNING。III目录1引言12血球仪简介及其堵孔故障分析321血球仪简介3
4、22血球仪堵孔故障分析4221电阻抗法原理介绍4222堵孔原因分析5223堵孔故障检测5224堵孔故障排除63系统硬件设计831系统总体设计原理832血球仪堵孔检测模块8321堵孔检测实现方案一电阻分压取样法9322堵孔检测实现方案二三极管分流取样法10323堵孔检测实现方案比较1133血球仪堵孔高压灼烧模块12331血球仪堵孔高压灼烧实现方案一12332血球仪堵孔高压灼烧实现方案二13333血球仪堵孔高压灼烧实现方案三14334血球仪堵孔高压灼烧实现方案比较1434堵孔检测和高压灼烧总体最优方案154系统软件设计1641KEIL软件简介1642核心处理器选择1643系统软件设计原理1644系
5、统各功能模块软件设计18441系统时钟配置18442端口配置19443ADC软件设计22444显示与按键控制软件设计235系统调试及数据分析2451硬件调试24511血球仪堵孔检测模块调试及分析24512血球仪高压灼烧模块调试及分析2552软件调试266结束语29参考文献30致谢错误未定义书签。附录31主要程序311控制程序312按键程序343ZLG7289相关程序3611引言血液是人体的重要组织之一，它在心脏的推动下不断的在人体内循环流动。它想人体的各器官提供养分，并调节其正常工作。因此血液对人体具有极其重要的意义。它在临床医学诊断上也非常的重要。血液是否正常，人体颊囊的重要标志之一。很多疾
6、病会导致血液中的各成分或其性质发生变化，通过对血液的诊断，及时了解血液成分的变化情况，可以为医生的医疗诊断与疾病的治疗提供重要依据。所以如何快速、准确的检测血液特性成为了医学研究的重要课题。1590年人类发明了显微镜，1658年显微镜首次应用到了红细胞的观察。伴随着显微镜技术的不发展，显微镜技术也越来越广泛的应用到了血液检测当中。然而在之后的很长一段时间内，应用显微镜进行血细胞技术由于其操作困难，精度较差而发展的十分艰难。直至1948年，COULTER发现当微小粒子通过小孔时，会引起小孔两端电阻的变化，根据这种电阻变化的特点，COULTER将其应用到了微小粒子的测量上。这就是著名的库尔特原理1
7、（COULTERPRINCIPLE）。之后COULTER将这个原理进一步应用到了血液细胞计数上。后来他又和他的兄弟约瑟夫（JOSEPH）创办了公司，并成功的研制出了计数血液细胞的专用仪器，也就是后来的血液分析仪，又名血球仪。近几十年来，随着电子技术在血细胞计数仪中的广泛应用，使得血细胞计数仪得到迅猛发展，如今库尔特血细胞计数仪已由当初只能计数红细胞、白细胞，发展到在一台仪器上只需花上几分钟就能检测出红细胞、白细胞、血红蛋白、血小板等多个参数。现今的血细胞计数仪已经发展成为了血球仪。从三分类血球仪到五分类血球仪，血球仪得到了快速的发展，也使得它广泛应用到了临床医学检测。血液常规检验正逐步被各种自
8、动化多参数的血球仪所替代，如血常规分析，骨髓分析，网织红细胞计数，末梢血干细胞含量测定2等，它相较于以往的人工检查分类法更加的高效，快捷，可靠。在众多血球仪设计实现方法中，电阻抗法（COULTER原理）因其结构简单，工作可靠，成本低等优点而被广泛采用，或者作为部分参数测定方法与其他测定方式联合应用。然而应用电阻抗法测量原理设计实现的血球仪虽然在设计实现上较为便捷，且在血细胞检测上也有一定的优势，但是该方法也存在一些的弊端。COULTER原理是指微小粒子通过特殊的小孔时会引起的电阻变化，并根据这种电阻变化的特点进行微小粒子的粒度测量和计数，然而在实际应用中该血球仪的计数小孔极易发生堵孔或者半堵孔
9、故障。从而影响仪器的正常工作，也给仪器维护带来了困难。对于这一时常发生的故障。目前，血球仪上配置的功能在堵孔故障问题上还主要停留在预防上，故障的解决还没有比较有效的解决方案，因此亟需一种检测堵孔故障并排除故障的方法。血球仪堵孔故障检测以及故障排2除方法的研究有很大的意义。本文将对血球仪堵孔故障检测以及故障排除进行多方面的研究测试，设计一种能够真正应用到血球仪上的堵孔故障检测以及故障排除系统。32血球仪简介及其堵孔故障分析21血球仪简介传统的血液检测是利用显微镜进行人工检测。因此血细胞计数、白细胞分类的准确性和可靠性受到了一定程度的影响，而且该方法对检测人员的操作要求也很高。1947年美国科学家
10、库尔特（COULTER）发明了电阻抗法计数微小粒子的专利。1956年他将电阻抗法应用到了血细胞计数上。其基本原理是根据血细胞的非导电性，当血液标本中血细胞通过小孔时会引起的小孔两端电阻的变化，进而引起小孔两端电压的变化，通过监测这个电压，从而实现了对血细胞的计数及其他参数的测定，这种方法称为电阻抗法或库尔特原理。这就是血球仪工作的基本原理。近几十年来，随着电子技术在血细胞计数仪中的应用，使得血细胞计数仪得到迅猛发展，血细胞分析仪除了可进行血细胞计数外，又增加了HBG血红蛋白浓度的测定，血小板计数，红细胞指数等。到了90年代，又开发出了五分类血球仪。同时又将激光、化学染色计数、射频3应用到了对细
11、胞检测使得血细胞检测功能更加完善。现今的血细胞计数仪已经发展成为了血球仪。从三分类血球仪到五分类血球仪，血球仪得到了快速的发展，也使得它广泛应用到了临床医学检测。血液常规检验正逐步被各种自动化多参数的血球仪所替代，如血常规分析，骨髓分析，网织红细胞计数，末梢血干细胞含量测定等，它相较于以往的人工检查分类法更加的高效，快捷，可靠。由于血球仪应用十分广泛，市场需求很大，对于血球仪的设计方法也在不断研发中。目前主流血球仪的实现方法主要有（1）电阻抗法（库尔特原理），（2）容量、电导、光散射法3（VCS法），（3）阻抗与射频技术联合法（4）光散射与细胞化学技术4（5）多角度偏振光散射技术5（MAPSS
12、技术）等。电阻抗法（库尔特原理）血细胞通过小孔时会引起小孔两端电阻的变化，产生脉冲信号，对这个脉冲信号进行计数、分析，即可得到血细胞的相关参数。容量、电导、光散射法（VCS法）VCS法集合了三种测定方法，能同时对一个细胞进行多参数测定。V代表体积测量，采用的是电阻抗法测量；C代表高频电导性，可辨别细胞体积相同但内部性质不同的血液细胞。S代表激光散射技术，可探测细胞内核分叶状况和颗粒分布情况。通过综合测定这三个参数，可以对血细胞的各种4特性进行全面综合分析。阻抗、激光散射和荧光染色技术电阻抗法是用于测量细胞体积大小最简易的方法。同时激光散射产生的前向散射光和侧向散射光可用于测量白细胞体积、细胞内
13、含物。采用这多项技术进行综合的测量，最终可以得到血细胞相关数据。激光散射和细胞化学染色技术采用该技术的仪器在白细胞分类上使用了白细胞过氧化酶，根据细胞化学染色的特征进行白细胞分类。多角度偏振光散射法（MAPSS技术）MAPSS技术的基本原理是使用水动力聚焦系统，令血液标本在其作用下进入检测系统，然后在激光束的照射下，使细胞的多个角度产生散射。仪器设置了四个角度来收集这些散射光的信号。根据血球仪内部的四个检测器接收散射光的角度和位置，并由交由仪器内部的微处理器进行分析处理。随着各种技术的不断进步以及实验室工作对仪器设备需求的不断增加，血球仪的实现方案以及各项用途也在不断发展着。22血球仪堵孔故障
14、分析血球仪堵孔故障的产生，主要是针对采用电阻抗法实现的血球仪，或者是有部分测量模块应用电阻抗法的仪器。此类血球仪中使用到的宝石孔孔径很小，只有60100UM，极易发生堵孔故障。因此对于这方面的研究是有很大意义的。221电阻抗法原理介绍电阻抗法测量原理，如图21所示，激光成型的宝石孔两侧各有一个铂电极，因为稀释液具有导电性，当在两电极之间加上一个定电压时，微孔之间有产生一定的电阻。而细胞具有非导电性，当有细胞进入小孔时，就会改变小孔间的电阻，从而在计数电路中产生一个脉冲信号，将脉冲信号济宁滤波、放大、再由AD采集，传送至PC机。PC机对脉冲的个数以及脉冲幅度等特性进行处理。就能测出血液中各类细胞
15、的个数、大小等参数并进行分类统计。5液压、气压系统注射器及电磁阀状态及控制信号恒流源信号滤波及放大AD信号采集PC计算机内电极外电极宝石孔检验池电压时间脉冲血液细胞流图21电阻抗法测量原理电阻抗法因其原理简单，实现较为容易，广泛应用于血球仪的设计、制造。222堵孔原因分析电阻抗法的广泛采用，也更加突显了堵孔故障的严重性。由于电阻抗法仪器的小孔管在白细胞检测上使用直径为100UM的宝石孔，在红细胞和血小板检测上使用直径为6080UM的宝石孔。这样小的孔在血液标本中含有大颗粒杂质时，极易发生堵孔故障。从而影响仪器的正常工作，也给仪器维护带来了困难。其主要原因有以下几个（1）操作人员的采血手法不当。
16、血液标本中会携带大量的棉絮纤维和上皮细胞组织等杂物，很容易造成堵孔。（2）抗凝问题。抗凝比例不对或者放置时间过短。（3）凝血和混匀问题。血液凝固，没有混匀，抗凝剂使用不正确。（4）负压不足。在血球仪上，负压不足导致细胞流速度太慢，使得杂物附着在了小孔上。（5）清洗剂问题。清洗剂残留会影响血细胞计数，而且会腐蚀血球仪内的相关部件。（6）其他原因。堵孔原因各异，堵孔故障发生的频率也很高。因此亟需一种堵孔检测和故障排除的方案来解决这一问题。223堵孔故障检测目前大部分的血球仪不具备独立的堵孔检测功能部件，一般采用定时或者测量一定数量标本后，利用仪器自带的自动清洗功能进行清洗，以预防宝石孔堵塞。至于检
17、测，则只能通过血球仪在工作6时，测量数据的情况来间接反应仪器是否有堵孔现象。该方法是基于血球仪的软件程序或是通过人工观测来实现的。虽然也能达到基本的效果，但是必须在仪器工作时才能检查故障，浪费了血液标本。且不能确定是否为宝石孔堵塞，往往还需要其他检测才能确定，因此用测量数据来判定堵孔故障的方法不够准确、及时，也不够稳定。随后一部分的血球仪中开始使用设计独立硬件电路来检测，监测堵孔电平6。该方法通过监测宝石孔两侧铂电极间的电压差得到宝石孔是否发生堵孔或者半堵孔故障。假设计数电压为100V，加上稀释液以后宝石孔两侧的电压为36V，当发生堵孔故障时，这个电压会就可能会升高到4050V。通过监测该电压
18、就能判断出是否发生堵孔故障，然后进行堵孔故障的排除。224堵孔故障排除目前，大部分的血球仪不具备独立的堵孔检测功能部件，一般利用仪器自带的自动清洗功能进行清洗，以预防宝石孔堵塞。检测则只能通过血球仪在工作时，测量数据的情况来间接反应仪器是否有堵孔现象。该方法必须在仪器工作时才能检查故障，浪费了血液标本。且不能确定是否为宝石孔堵塞，往往还需要其他检测才能确定，因此用测量数据来判定堵孔故障的方法不够准确，及时，也不够稳定。硬件的检测方法。监测堵孔电平法，该方法通过监测宝石孔两侧铂电极间的电压差得到宝石孔是否发生堵孔或者半堵孔故障。堵孔检测故障排除的方法主要有以下几种。（1）利用血球仪的自动冲洗功能
19、，（2）人工拆洗，（3）高压灼烧法。1血球仪自动反冲法利用血球仪的反冲功能排除堵孔故障是目前主要的手段。当血球仪测定完一个很高值的标本时，需要用空白液清洗，以防止对下一个标本的测量造成交叉污染。因此现在的许多血球仪都配有自动清洗功能，在完成一个标本的检测后，会自动对计数的宝石孔以及管道、取样器、稀释器、取样针内外进行冲洗，以减少交叉污染的机会。许多血球仪在开机和关机时也会自动执行清洗程序或按事先设定的清洗程序进行定时清洗，以预防仪器堵孔。于此类似，提高冲洗的水流速度。可以在发现宝石孔堵塞时手动或是按预先编好的检测控制程序自动执行反冲程序，来达到疏通宝石孔的目的。但该方法对于只轻微堵孔有一定效果
20、，严重堵孔很难起效。2人工拆洗法人工拆洗，该方法比较困难，对于一部分血球仪，特别的宝石孔没有内置的仪器（现在已经很少）可以比较容易的拆卸，并通过人工浸泡或是用毛刷清洗。而大部分的血球仪宝石孔内置，给拆洗带来了一定的难度，而且对于不同型号的血球仪人工拆洗的方法也不同，要长时间使用之后才能7掌握其清洗方法。一般的通用的方法有浓缩浸泡，次氯酸钠溶液清洗等。严重堵孔时则更加难以以清洗，如MICROS607甚至需要浓硫酸浸泡宝石孔片才能清洗，SYSMEXSF30008则需要卸下检测器，用超声波振荡器处理。但人工拆洗很容易损坏仪器。而且需要清洗剂，这不但增加了成本，而且如果未将清洗剂冲洗干净，残留的清洗剂
21、极易造成宝石孔的再度堵塞，同时清洗剂也会腐蚀仪器。3高压灼烧法利用高压灼烧法疏通堵孔，该技术目前处于研究阶段，还不够成熟，没有广泛的应用，只有极少一部分仪器配备。高压灼烧利用高频放电原理9，在宝石孔两侧的电极上加上一高频计数电压。正常计数时，计数电压是持续提供的直流电压。当宝石孔堵塞进行高压灼烧疏孔时，就会设计成时间间隔很短的通电、断电，这样只要设计参数合理，就可以形成高频。在通断电的瞬间，两个电极之间就会产生拉弧放电，利用产生的电火花就能轻易的将小孔周围的蛋白、细胞碎片、棉絮等杂物灼烧后经清洗液冲洗干净。同时也有的仪器设计成单独是的交流供电，在电极线的前端通过可控硅或者继电器来控制。以上几种
22、故障排除的方法，各有优劣，其中高压灼烧法，对于操作人员的要求很低，且具有很强的故障排除的能力。本文将对高压灼烧法进行重点的研究。83系统硬件设计31系统总体设计原理系统包括C8051F330控制核心，键盘，显示和报警模块，AD转换，堵孔监测电路和高压灼烧单元。其总体原理图如下图31所示。高压灼烧单元显示、报警堵孔检监测电路C8051F330控制核心血球仪计数电路键盘ADC图31系统原理图32血球仪堵孔检测模块目前大部分的血球仪一般采用定时或者测量一定数量标本后，利用仪器自带的自动清洗功能进行清洗，以预防宝石孔堵塞。至于检测，则只能通过血球仪在工作时，测量数据的情况来间接反应仪器是否有堵孔现象。
23、该方法是基于血球仪的软件程序或是通过人工观测来实现的。虽然也能达到基本的效果，但是必须在仪器工作时才能检查故障，浪费了血液标本。且不能确定是否为宝石孔堵塞，往往还需要其他检测才能确定，因此用测量数据来判定堵孔故障的方法不够准确，及时，也不够稳定。另一些血球仪中使用了独立硬件电路来检测，监测堵孔电平。该方法通过监测宝石孔两侧铂电极间的电压差得到宝石孔是否发生堵孔或者半堵孔故障。如图32，计数电压为100V，加上稀释液以后宝石孔两侧的电压为36V（A点），当发生堵孔故障时，这个电压会就会升高到4050V。通过监测该电压就能判断出是否发生堵孔故障，然后进行堵孔故障的排除。9恒流源信号处理与分析内电极
24、外电极宝石孔检验池电压监测点A堵孔检监测电路PC控制端图32堵孔检测原理图堵孔检测电路的原理相对比较简单，关键是由于血球仪对血细胞计数的精度要求极高，堵孔监测电路的引入必然影响到原来设计的血细胞计数部分的电路，如何设计一个合理的电路，以使得其对原有电路的影响最小化，同时又保证检测的精度，即是本课题探讨的问题之一。本文采用了两种方案来进行测试和系统的实现，电阻分压取样法和三极管分流取样法。321堵孔检测实现方案一电阻分压取样法电阻分压取样法实现简单易行，其原理如图33（包括血球仪部分血细胞检测电路）。D端为控制输入端，接至单片机控制端口，用来控制血球仪计数功能使能。T1，T2，T3，R5，R6，
25、R8构成的恒流源电路，即图32中所示的恒流源。C接至血球仪的传感器，B端为电压检测点（接至单片机控制核心的ADC输入端），它通过R3，R4构成的电阻分压，来检测此时电极两端的电压，R4R3R5C1BCR8T1T2T5R10R9DR6T3AG图33电阻分压取样法该方式只需要接入两个电阻进行分压取样，实现方案比较简单，关键在于电阻阻值的选取，电10阻太小，则R3，R4从血球仪计数电路分流的电流较大，影响血球仪计数电路的计数精度，电阻太大，分流电流较小，又使得取样精度收到一定的影响，外界微小的干扰就可能引起很大的取样误差。因此该电阻的选择必须合理，不仅要保证取样的精度，同时要减小其对血细胞计数电路的
26、影响。被测点最大电压阈值电压ADCRRR433式31血球仪中R547K，本文选用R351M，R4330K，保证分流比例在100倍以上，即分流电流为计数电路电流的百分之一以下，以减少对其影响，由于G处电压最高可能为50V，为了保证基准电压为33V的ADC能够有效采集到检测电压，R3，R4的比例由式31可得为161。本文对当被检测点的电压为10V，20V，20V，40V，50V时，电流的分流情况进行了软件测试，具体数据如表31所示表31电阻分压取样法测试数据（R351M，R4330K）被测G点电压（V）流经R3、R4的电流（UA）流经R5的电流（UA）B点电压（V）1018421306082036
27、84261223055263818240737851243509211060304由于R5的阻值为47K，为了保证分流较小，R3、R4的电阻取值很大，导致的结果是R3、R4上的电流很小，只有几UA，这样小电流的在实际电路中极易受到外界干扰信号的影响，同时，51M，330K，这样的大电阻本身存在的误差也很大，而且阻值易受到温度影响，这给堵孔电压的检测带来了很大的误差。所以本文最终没有选择该方案来实现堵孔电压的检测。322堵孔检测实现方案二三极管分流取样法与电阻分压法相比该方法对血细胞计数电路的影响将更会小很多。如图34所示，此电路与电阻分压取样法基本相同，只是取样方式不同，在图34中，使用了三极
28、管T4，检测电路的检测电流为T3的发射级电流，而其对血细胞计数电路的分流电流仅仅只是T3的基极电流。11T4R4R3R5C1BCR8T1T2T5R10R9DR6T3A图34三极管分流取样法T3选用的三极管型号为2SC2240，其放大倍数为200700倍，这样基极电流很小，而流至R3，R4的电流又足够大，这种方式在保证电压取样精度的同时，也大大的减小了引入电压检测电路对血细胞计数电路的影响。根据式31，结合本电路，本文对此电路在R3360K，R424K的情况下进行了软件测试，其具体数据如表32所示。表32三极管分流取样法测试数据（R3360K，R424K）被测G点电压（V）流经R3、R4的电流（
29、UA）流经R5的电流（UA）T4基极电流（NA）B点电压（V）102462139400589205054261921213076663829218440103851396246501291060503309由表32对比表31可见，采用三极管分流法，最大的好处就是分流电流变的很小，由电阻分压法的几UA变成了几百NA，同时检测点的电流反而增大到了几十几百UA。可见该方案远优于直接采用电阻分压的方式。323堵孔检测实现方案比较堵孔检测电路的原理相对比较简单，本文采用的两种方案，电阻分压取样法和三极管分流取样法都比较简单易行，介于血球仪的血细胞计数对精度的要求较高，为了劲量减小引入的检测电路对其产生的
30、影响，同时又要保证检测电压的精度，本文最终选取了方案二来实现系统需求。1233血球仪堵孔高压灼烧模块利用高压灼烧法疏通堵孔，该技术目前还不够成熟，没有广泛的应用。高压灼烧利用高频放电原理是在宝石孔两侧的电极上加上一个高频的交流电压。正常计数时，计数电压是一个稳定的直流电压。当宝石孔发生堵塞故障需要进行高压灼烧疏孔时，就接入一个时间间隔很短的通电、断电，这样只要设计参数合理，就可以形成高频。在通断电的瞬间，两个电极之间就会产生拉弧放电12，利用产生的电火花就能轻易的将堵塞小孔的上皮细胞碎片、蛋白质、棉絮等杂物灼烧后经清洗液冲洗干净。恒流源信号处理与分析内电极外电极宝石孔检验池高压灼烧电路PC控制
31、端图35高压灼烧原理图本文研究了几种方案来实现血球仪堵孔的高压灼烧的方案，并逐一进行了测试，以选取最优方案构建系统。331血球仪堵孔高压灼烧实现方案一方案一如图36，E（15V），T1（S8550），R1（200）和L构成一个振荡电路，将E的低压震荡升压，振荡升压后经T2（FR107）管整流，对C2（047UF，耐压值为400V）进行充电，同时T3（ZKP180）两端的电压也急剧上升，由于触发管T3导通电压为160V，当电压升至160，T3导通，此时C2，T以及被T3构成了震荡回路。C2储存的电能对外释放，经由T感应到电极G的两端，在电极G的两端就产生了一次瞬间高压，电极间的空气被击穿产生电弧
32、。这样每隔半个振荡周期就在G电极两端就出现一次瞬间高压，产生电弧。13R1LT1T2VC2T3T图36方案一只要电路的参数设计合理，C2的储存的能量足够大，即可使电极G之间的电弧具有足够的能量，将宝石孔堵塞的细胞碎片和棉絮等杂物灼烧掉。332血球仪堵孔高压灼烧实现方案二与方案一相似，用R2，R3，T3，T4，C1构成的电路取代了方案一中的T3。本设计中触发管T3选用的是DB3，其VVBO32，因此R2，R3的分压比必须满足DB3的触发电压，分压系数由式32决定。充电电压触发电压23233DBCRRR式32同时电阻值的选取也有一定的要求，因为DB3的AIBO100，所以R3，R4的取值必须满足式
33、33。）（充电电压DB3R4R32BOIC式33本设计中最终选取的电阻R222M，R3820K。电容C101UF起到了在电路中起着稳压保护作用。电路工作时，当触发管T3的电压，即R2，R3的分压达到DB3触发电压时，可控硅T4（MCR1006）导通。C2释放储存的电能，之后的过程与方案一相同。R1LT1T2VC2T3T4R2R3C1T图37方案二该方案较方案一更加的安全，稳定。14333血球仪堵孔高压灼烧实现方案三该方案与前述的几种方案有很大的不同。它不采用高压的方式。其原理图如图38所示。C8051F330控制核心发出控制信号，控制100V电源电路，在传感器输入端形成100V的电压。C805
34、1F330100V电压产生电路血球仪传感器图38方案三原理图方案三的实际电路，如图39所示。因为电路中提供的电压为100V因此对T1，T2管耐压值有一定的要求。本文T1选用2SC2240（VVVCBOCEO120），T2选用2SA970（VVVCBOCEO120），T1，T2为一对NPN和PNP的对管。A端输入一控制信号，控制T1，T2导通。输出端B输出一个受A端信号控制的100V的交流电。此过程相当于一个弱点控强电的过程。A端的控制信号由单片机控制核心发出，B端则接至血球仪仪传感器。R1R2T1R3R4R6C1ABR5T2T3100V图39方案三由于T1（2SC2240），T2（2SA970
35、）管可容许的最大基极电流分别为20MA和20MA，因此必须对其进行保护。图中R4，T3构成了一个限流电路，为使得T1，T2的积极电流在20MV一下，而T3选用电容为2A。其VVBE950，因此选用R475，则限流的电流限I由式34可得MAMAI20712限MARVIBE7124|限式34其他参数，考虑到T1，T2管的特性，及电路要求，各参数选择R1R547K，R210K，R3R6360K。334血球仪堵孔高压灼烧实现方案比较本文研究了几种实现血球仪堵孔的高压灼烧的方案。考虑到高压交流电应用于血球仪时，对血15球仪其他电路的影响很大。甚至可能打坏其他电路。而方案三电压较低，只有100V，对原有电
36、路影响较小，且教方案一、二安全、可靠，因此本文最终选用方案三来实现系统需求。34堵孔检测和高压灼烧总体最优方案上文中介绍了的几种堵孔检测与高压灼烧方案各有优势与缺点。堵孔检测电路的两种实现方案，主要存在的问题是引入的检测电路对血球仪计数电路产生的影响，同时又要保证检测电压的精度。本文最终选取了方案二来实现系统需求。高压灼烧部分方案一和方案二存在的一些问题器件耐压问题。由于电弧的产生需要高压，因此电路中的元器件都必须耐高压，本文在测试过程中所用的元器件都是耐高压的，电容使用的都是耐400V或是600V的CCB电容，整流管使用的是耐1000V的FR107等。存储电容的容值问题及供给电压的大小。它直
37、接影响到电极间形成的电弧的能量。没有足够的能量就不能形成火花，也就不能灼烧堵塞宝石孔的杂物。交流高压对血球仪的影响这是导致方案一、二最终没有应用到血球仪高压灼烧最主要的原因。由于交流高压电压极高，同时交流频率也很高，图35可见，电极供电电压的选择是由一个继电器来实现切换的。一但切换到几万伏的高压时，很容易导致，继电器直接击穿。直接影响到了血球仪计数电路，甚至会打坏电路。T3R4R3BGADCC8051F330控制核心血球仪计数电路R1R2T1R3R4R6C1BR5T2T3100VA继电器电路图310堵孔监测与高压灼烧电路图本文最终选择了一套方案，堵孔监测模块采用方案二，高压灼烧模块采用方案三。
38、系统电路图如图413。164系统软件设计41KEIL软件简介KEIL是美国的KEILSOFTWARE公司推出的用于51系列单片机的软件开发系统。它软件是目前最流行的用于单片机的开发软件。它通过一个集成开发环境（UVISION）提供了将C编译器、连接器、库管理、宏汇编和仿真调试器等部分组合在了一起。提供了一套完整的开发方案。42核心处理器选择本设计采用C8051F330单片机作为核心控制和数据处理单元。它使用CIP51微控制器内核，与8051完全兼容，满足本系统的设计需求。43系统软件设计原理本系统软件部分主要实现的是在以C8051F330为核心，在配合外围电路的基础上对整个系统进行控制功能及数
39、据处理。其主要功能对是血球仪宝石孔两端的电压进行实时监测，当血球仪发生堵孔故障，检测到的电压出现问题时，系统进行报警处理，点亮指示灯，并发出高压灼烧疏通宝石孔，排除度孔故障的信号，由高压灼烧单元接受信号并进行故障排除动作。系统软件设计流程图如下图41。17检测功能使能阈值电压设置使能监测电压数据处理显示检测电压及预置电压检测电压超过预置电压堵孔报警指示并发出高压灼烧信号超过次数大于预设次数系统初始化设置预置电压检测电压超过阈值电压累计次数清零开始YYYYNNNN图41系统软件设计流程图系统启动之后，首先进行系统初始化配置，配置完成后进入等待状态，等待系统的使能信号。外部开关按键按下，系统使能，
40、开始工作。首先检测预置电压设置是否使能，如若使能即进入阈值电压设置功能，操作人员可以通过外部按键进行阈值电压设置，设置完毕后进入，若系统使能即进入工作状态，系统开始检测血球仪宝石孔两端的电压，并进行数据处理。一次检测完成后将测得的电压和预置电压在数码管上显示。同时若检测到的电压不符合阈值电压，及可能发生堵孔故障，那么对电压不符合阈值电压次数进行累计，如果连续多次测得的电压都不符合预置电压，即累计次数超过预置次数，那么就判定堵孔故障已经发生。点亮报警指示灯，并发出高压灼烧疏孔信号。1844系统各功能模块软件设计441系统时钟配置本系统中C8051F330的工作时钟配置为内部振荡器，频率为20M，
41、同时该系统时钟经分频后供给ADC及其他片内资源使用。系统时钟配置流程图如图42。开始系统时钟选择系统时钟频率配置结束振荡器使能图42系统时钟配置流程图C8051F330的时钟由特殊功能寄存器CLKSEL来控制。如表41，其中SEL10为系统时钟的振荡源选择位，用于选择外部还是内部振荡器作为时钟。表41CLKSEL时钟选择寄存器R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W复位值SEL1SEL000000000位7位6位5位4位3位2位1位0SFR地址0XA9位72未用。读000000B，写忽略。位0SEL10系统时钟源选择位00系统时钟取自内部高频振荡器，分频数由OSCICN寄存器中的IFC
42、N位决定。01系统时钟取自外部振荡器。10系统时钟取自内部低频振荡器，分频数由OSCLCN寄存器中的OSCLD位决定。11保留本系统中使用了C8051F330的内部LF振荡器，其周期由OSCLF位决定，如式41。其中FBASE为改变OSCLF位之前LF振荡器的频率，OSCLF为OSCLF位对应数值的变化量，T为LF振荡器周期的变化值。OSCLFFTBASE1030式4119表42内部LF振荡器控制寄存器R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W复位值OSCLENOSCLRDYOSCLF3OSCLF2OSCLF1OSCLF0OSCLD1OSCLD000XXXX00位7位6位5位4位3位2位
43、1位0SFR地址0XAE3位7OSCLEN内部LF振荡器使能位位6OSCLRDY内部LF振荡器频率准备好标志位52OSCLF30振荡器频率控制位位10OSCLD10内部LF振荡器分频位系统时钟配置程序VOIDSYSCLKINITVOID/配置系统时钟OSCICLOSCICL45OSCICN|0X03/配置系统时钟内部振荡20M442端口配置C8051F330的每个端口都可以被配置为数字端口或者模拟输入。如果端口配置为数字端口，那么该端口还有漏极开路输出或推挽方式两种工作方式。C8051F330还采用了数字交叉开关的方式来配置端口所对应的系统内部资源。它允许将内部的系统资源映射分配给不同的端口引
44、脚。这使得用户可以根据自己的需要选择端口和所需数字资源，其配置原理图如图43。所以C8051F330的端口在使用之前必须进行端口配置。20图43交叉开关原配置理图本系统需要的端口主要有，ADC检测电压输入口，外部中断口，ZLG7289芯片工作需要的控制与数据传输端口，片选信号ZLG7289_PINCS，时钟信号ZLG7289_PINCLK，数据传输端口ZLG7289_PINDIO和键盘中断信号ZLG7289_PININT。系统端口配置流程图如下图44。端口在配置时，需要对端口的输入输出方式进行配置，端口读写准备配置，交叉开关配置（跳过一些需要用到的内部数字资源），再配置外部中断即可。21开始端
45、口输入输出配置端口读写准备配置使能交叉开关交叉开关跳过模拟输入口（检测电压输入口）外部中断端口及方式配置外部中断使能结束44系统端口配置流程图交叉开关及端口配置程序VOIDPORTINITVOID/端口配置P0MDOUT0X7F/P07漏极开路P1MDOUT0XBF/P16漏极开路P0MDIN0XFF/P0全数字输入P1MDIN0X7F/P17模拟输入，检测电压输入P0|0X80/P07写“1”作读准备P1|0X40/P16写“1”作读准备XBR00X00/交叉开关使能XBR10X40P0SKIP0X00P1SKIP0X80/交叉开关跳过P17口，用作模拟输入IT01CF|0X70/INT1为
46、低电平,引脚P07TCON0X04/EX1边沿触发IE|0X84/外部中断1允许22443ADC软件设计C8051F330的AD转换器集成了一个10位逐次逼近寄存器型ADC和2个16通道的模拟多路选择器，可进行多通道的ADC转换。其工作可用软件配置通过特殊功能寄存器来实现。C8051F330的ADC可以工作在单端方式或差分方式下。ADC的软件设计流程图如图45。ADC在工作之前需要进行初始化，然后选择转换通道，本系统中只需要用到一个转换通道，用于对检测电压的采样，通道选择完毕后，启动ADC转换，采集堵孔监测电路的检测电压，然后将数据传送给C8051F330单片机，进行后续的数据处理和分析。开始
47、ADC初始化ADC转换通道选择ADC转换ADC转换结果输出开始ADC基准电压配置ADC转换通道配置ADC工作方式选择ADC转换时钟配置启动ADC结束图45ADC工作流程图图46ADC初始化配置流程图C8051F330的ADC在使用前需要进行初始化，ADC初始化流程图如图46所示，首先需要配置基准电压，C8051F330的ADC可以配置为外部基准电压和内部基准基准电压，本系统使用内部基准电压，基准电压为33V。初始化时也需要对转换通道进行配置，然后选择ADC的工作方式，单端还差分工作。ADC工作同样需要始终驱动，因此还需要给ADC分配时钟，然后启动ADC开始工作。AD转换初始化程序VOIDADC
48、0_INITVOID23REF0CN0X0E/使用VDD电压基准,关闭温度传感器AMX0P0X0F/选择AINP17AMX0N0X11/选择GND,ADC工作在单端模式下ADC0CFSYSCLK/2500000SETVIFNOVERNZLG7289_DOWNLOAD1,4,0,1NOVERNELSEZLG7289_DOWNLOAD1,4,0,0ELSEZLG7289_DOWNLOAD1,4,0,0N0DELAYMS1000/延时程序/33VOIDDELAYMSUNSIGNEDINTN/延时NMSUNSIGNEDINTIFORN0NFORI2000I0I/I2000,T01MS/配置系统时钟/V
49、OIDSYSCLKINITVOID/配置系统时钟OSCICLOSCICL45OSCICN|0X03/配置系统时钟内部振荡20M/系统配置/VOIDSYSTEMINITVOID/系统配置PCA0MD/禁止看门狗定时器EA1/端口配置/VOIDPORTINITVOID/端口配置P0MDOUT0X7F/P07漏极开路P1MDOUT0XBF/P16漏极开路P0MDIN0XFF/P0全数字输入P1MDIN0X7F/P17模拟输入，检测电压输入P0|0X80/P07写“1”作读准备P1|0X40/P16写“1”作读准备XBR00X00/交叉开关使能XBR10X40P0SKIP0X00P1SKIP0X80/交叉开关跳过P17口，用作模拟输入IT01CF|0X70/INT1为低电平,引脚P0734TCON0X04/EX1边沿触发IE|0X84/外部中断1允许/AD转换配置/VOIDADC0_INITVOIDREF0CN0X0E/使用VDD电压基准,关闭温度传感器/REF0CN0X07/使用REF电压基准AMX0P0X0F/选择AINP17AMX0N0X11
