滅菌器是保護人類(lèi)生命健康的重要器材

滅菌器是保護人類(lèi)生命健康的重要器材，發(fā)達國家無(wú)論是家用滅菌器還是商用滅菌器都很普及。而滅菌器滅菌是否合格大部分取決于控制系統是否可靠，針對某醫療設備廠(chǎng)滅菌器控制系統不穩定、人機界面不友好等實(shí)際問(wèn)題，作者采用80C196KB單片機為該廠(chǎng)設計滅菌控制系統，消除原有系統的缺陷并相應增加一些功能，相比51系列單片機，96系列片上資源更豐富，設計系統相對容易。
滅菌器控制分析，該滅菌器主要進(jìn)行包裹類(lèi)、器械類(lèi)、乳膠類(lèi)、液體類(lèi)及其它類(lèi)五項進(jìn)行滅菌，其工藝大體相同，不同之處可由程序控制。通過(guò)其工作原理（圖1）可知，根據里外鍋的溫度和壓力是否達到規定值而進(jìn)行各種動(dòng)作控制。
模擬輸入量共4個(gè)：外鍋溫度TW，外鍋壓力PW，里鍋溫度TL，里鍋壓力PL；控制輸出量共16個(gè)：外鍋進(jìn)汽閥開(kāi)關(guān)IW ，外鍋排汽閥開(kāi)關(guān)OW，里鍋進(jìn)汽閥開(kāi)關(guān)IL，里鍋排汽閥開(kāi)關(guān)OL，真空閥開(kāi)關(guān)ZK，干燥空氣閥開(kāi)關(guān)GZ，油泵繼電器通斷YB，真空泵繼電器通斷ZB，電磁液壓閥（高壓閥GF、齒條閥CF、門(mén)閂閥MF），信號指示可見(jiàn)滅菌器的主體為一帶有夾套及密封門(mén)的高壓容器， 配有真空泵、真空閥、蒸汽閥等控制器件及溫度、壓力傳感器，滅菌室實(shí)際溫度和壓力值由半導體集成溫度傳感器AD590JH和集成壓力傳感器MPX5500D測量， 采集的2路溫度信號和2路壓力信號由P0.0—P0.3送入80C196CKB芯片。在80C196CKB中，有一個(gè)8通道的10位A/D轉換器，適用于多路數據采集系統。一次A/D轉換需88個(gè)狀態(tài)周期（采用12MHz晶振時(shí)為22μs）。其優(yōu)點(diǎn)是在滿(mǎn)足工藝要求的情況下極大地簡(jiǎn)化了硬件電路，有益于電路的可靠性。80C196CKB里的數字量經(jīng)數字濾波、標度變換后一方面通過(guò)LCD顯示， 另一方面與設定進(jìn)行比較， 得到偏差E 和偏差變化率EC ， 為后續控制提供依據。采用并行輸出接口電路825來(lái)實(shí)現近20路開(kāi)關(guān)控制量的輸出控制。溫度控制是由調節蒸汽閥門(mén)的開(kāi)口來(lái)實(shí)現， 控制量經(jīng)D/ A 轉換為模擬量輸出， 功率放大后控制蒸汽閥的開(kāi)口。用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)設定滅菌溫度、時(shí)間和脈動(dòng)真空次數， 滿(mǎn)足各種消毒要求。
采用DS12887并行時(shí)鐘模塊人機界面主要包括鍵盤(pán)、顯示和微型打印機接口電路。鍵盤(pán)采用軟鍵盤(pán)形式，由程序處理來(lái)實(shí)現鍵碼的識別、去抖動(dòng)和確認；通過(guò)一塊825實(shí)現了鍵盤(pán)和打印機的硬件接口。顯示器采用內置T6963C控制器的LCD顯示模塊（和CPU以直接方式連接），用以動(dòng)態(tài)顯示溫度、壓力、時(shí)間和操作提示等。打印機用于打印相關(guān)的運行工藝參數。用戶(hù)界面在軟件上的實(shí)現是由分散而不是集中的軟件模塊來(lái)實(shí)現的。
本系統所有器件均采用單一+5V電源供電，由于實(shí)際應用時(shí)，數據采集時(shí)信號容易受到干擾，因此在信號輸入輸出接點(diǎn)處采取光耦隔離電路，并采取屏蔽電阻等措施保證系統的穩定。
本系統功能很多，為了便于設計和維護， 采用自頂向下逐步細化的結構化模塊設計方法， 將具有獨立功能的子程序都設為子程序模塊，相關(guān)的功能均由相應的功能子程序實(shí)現。主程序由初始化、滅菌類(lèi)別選擇和相關(guān)顯示、參數比較、執行機構輸出控制等組成，其核心是溫度和壓力參數的比較和相應的輸出控制；時(shí)間的動(dòng)態(tài)顯示由定時(shí)器1溢出中斷處理程序執行；4個(gè)通道的溫度、壓力數據采集處理和動(dòng)態(tài)顯示由A/D轉換結束中斷處理程序完成。由于顯示程序比較大，放在中斷處理程序中運行使背景程序簡(jiǎn)潔，有利于軟件運行的可靠性。
程序運行的基本過(guò)程是：初始化后啟動(dòng)A/D轉換以采集溫度、壓力信號，經(jīng)處理后，這些數據和用戶(hù)設定的運行參數比較，然后決定系統執行機構的不同動(dòng)作以滿(mǎn)足運行參數被控制在工藝要求的范圍內。本控制系統的軟件全部采用匯編語(yǔ)言，執行效率高，運行可靠，限于篇幅所限，不一一介紹。
這是一個(gè)以80C196KB為核心的實(shí)用的嵌入式控制系統，其功能齊全，設計相對簡(jiǎn)潔。實(shí)際應用表明整個(gè)系統運行平穩，滅菌控制可靠。相對于具有相同功能而基于PLC的滅菌控制系統，它的成本低廉，人機界面友好，操作更容易，具有很好的推廣價(jià)值。