基于Android的电解质分析仪设计与实现晏小雲+刘黎志摘要摘要：电解质分析仪是医学临床检测电解质离子浓度的仪器，利用计算机技术和嵌入式技术对其加以有效的开发管理对于医学诊断具有重要意义，其检测结果可为患者治疗方案提供有力依据。设计了一种基于Android的电解质分析仪，实现了Android管理机制与中间层CortexM4内核的STM32F407芯片和底层C8051F381微控制器、东芝TB6560AHQ驱动器不同硬件层之间的串口多帧通讯协议通信。该系统显示效果佳，给用户带来了良好的触控体验，提高了步进电机运行的平稳性，系统可靠性与稳定性好，具有良好的实用价值。关键词关键词：Android系统；电解质分析仪；操作管理；串口通信DOIDOI：10.11907/rjdk.162460：TP319：A：16727800（2017）001005404引言社会不断进步，人们的生活条件也在逐步改善，人们在享受高品质生活的同时，愈加关注个人身体健康。电解质作为人体体液的重要组成成分，对人体正常生理机能的维持起着十分重要的作用[1]。电解质分析仪作为一种用于检测电解质离子浓度的仪器，为临床诊断提供了有力依据。目前，电解质分析仪普遍采用离子选择性电极法测量样品中电解质离子的浓度[2]。该方法的核心是一种电化学传感器——离子选择性电极。电极由胶壳、金属棒、内充液、选择性透析膜等构成。当被测样品流经电极池时，被测样品中的不同离子可透过与之对应的选择性透析膜，与电极内充液进行化学反应，在选择性透析膜的两端形成电位差。该电压通过电极的金属棒引到信号处理电路板上，进行两级放大处理，最终由处理器完成采样分析，参考电极同樣引到信号处理电路板的接地点。通过检测一个精确的已知离子浓度的标准溶液获得定标曲线，从而检测出样本中的离子浓度[3]。越来越多的电解质分析仪集成了总二氧化碳含量的测量功能，其主要采用气敏传感器的方法来检测二氧化碳浓度。气敏传感器将采集到的相关参数传送给处理单元，经过处理后即可得出样品中总二氧化碳含量。Android是由Google和开放手机联盟共同开发的一种基于Linux内核的开源操作系统[4]。近年来，随着智能化信息技术的高速发展，Android已成为智能手机、平板电脑所使用主流操作系统，倍受广大用户青睐。基于Android系统的工业控制系统的研发也成为当前的一个研究热点，一些工控设备厂商已经在生产制造Android工业平板，如北京迪文、深圳扬创、深圳显控等，平板电脑能提供必要的底层驱动、接口调用以及SDK，方便程序设计人员用于工业应用开发。Android工业平板保留了大部分普通接口并增加了工业控制类接口，包括USB、RS232、RJ45、SD卡、音频接口等，还能通过扩展模块的方式支持蓝牙、WiFi、3G等其它接口方式。如果说在复杂的工业控制现场，Android设备还难以满足严格的实时需求，那么在一些交叉性领域，比如楼宇智能控制、智能家居控制、医疗电子、公共服务设备等，都可以基于Android系统进行应用开发，提供界面及UI交互手段。根据以上论述，传统的电解质分析仪在硬件架构设计和人机交互方式上都或多或少存在着不足之处。CortexM4处理器的高性能和Android系统提供的人性化的交互方式，为基于Android系统的电解质分析仪上位分离的实现提供了可靠的技术支撑。1电解质分析仪总体设计1.1液路控制模块液路控制模块通过电磁阀和电机协同工作来控制测量样本在仪器内部的合理流向。在本设计中，液路控制模块由试剂包、管道、离子选择性电极池、进样针、吸液池、电磁阀、三通阀门、四通阀门、搅拌池、样品转盘、转盘电机组成，其中还涉及控制进样针动作的步进电机和控制液体流动的蠕动泵。液路控制模块结构如图1所示。根据图1所示，试剂包中包括有A标准液、B标准液、CO2稀释液和废液。蠕动泵M1执行A标准液、B标准液以及待测样本的抽液动作，蠕动泵M3负责将CO2稀释液抽入搅拌池中，搅拌电机M7则将搅拌池里CO2稀释液中的CO2排出，蠕动泵M2将搅拌池中稀释液液抽至废液瓶中。M5和M6两个步进电机联合控制进样针的前后上下动作，步进电机M4则控制样品转盘转动。电磁阀A和B的通断，结合四通阀门决定待测液体是A标准液还是B标准液。电磁阀C的通断，结合三通阀门控制着CO2进入传感器。离子选择性电...