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基于Small RTOS51的營養(yǎng)液輸液系統

作者: 時間:2011-08-04 來源:網絡 收藏

  2 簡介

   是一個專門為51系列單片機設計的嵌入式實時操作內核,使用Keil編譯器可以直接使用其代碼,它有如下特點。

  公開源代碼。只要遵循許可協議,任何人可以免費獲得源泉代碼,便于用戶的二次開發(fā)。

  可移植性。用戶可以把與CPU有關的控制指令壓縮到最小,把大部分精力放在CPU的控制程序上??梢允褂肁NSI C編寫應用程序,不僅簡化了編程手段,而且便于程序移植。

  可固化性。 為嵌入式系統設計,可以嵌入到產品中,成為產品的一部分。

  占先式運行。Small RTOS51可以管理16個用戶任務,每個任務可以設置不同的優(yōu)先級。Small RTOS51總是運行優(yōu)先級最高的任務。

  中斷管理。采用中斷管理方式,當有更高級的中斷申請時,將目前正在執(zhí)行的任務掛起。如果優(yōu)先級更高的任務被中斷喚醒,則高優(yōu)先級的任務在中斷嵌套結束后立刻執(zhí)行。中斷嵌套層數可達255層。如果需要,還可以禁止中斷的嵌套管理。

  RAM需求小。SmallRTOS51為小RAM的系統設計,因而對RAM的需求只有幾百字節(jié),相應的系統服務也少。

  3 系統的軟件實現

  按照系統所要實現的功能,將整個系統劃分為幾個并行的任務,占先式操作內核對任務的調度是按照任務優(yōu)先權的高低進行。本文中,將系統劃分為9個任務,按其優(yōu)先級從高到低的順序排列依次是:報警任務、溫控任務、按鍵輸入任務、主控制任務、電機運行任務、流量控制任務、記時任務、液晶顯示任務和電池電量檢測任務。系統上電以后進入主程序,首先對系統進行自檢并任務,啟動9個程,此時系統的運行就由Small RTOS51來接管。

  3.1 報警任務

  由于本文所述的營養(yǎng)泵,主要應用在危重病人的看護中,所以將報警任務在放在最重要的位置。報警程序由一個全局變量setbaojing來控制,其不斷檢測溫控程序、流量控制程序和電池電量檢測程序的輸出值。當上述程序出現故障報警信號時,setbaojing為1,報警程序立即使蜂鳴器和報警燈工作,并在液晶屏幕上顯示出現故障的名稱,直到有人來清除故障后,才可以正常運行。

  3.2 溫控任務

  由于人體對于溫度的變化非常敏感,而腸營養(yǎng)液是直接輸入到人的小腸當中,所以系統對溫度的要求非常高,為此,本系統將溫控任務放在第二位。先將設定的溫度參數輸入給CPU,經過PI計算,發(fā)出數字信號,再用TLC5615轉換成模擬量,控制加溫電路給營養(yǎng)液加溫。營養(yǎng)液的實際溫度,由溫度反饋電路轉換成電壓信號,再通過A/D轉換成數字信號反饋給CPU,由CPU進行閉環(huán)控制。

  3.3 控制輸入任務

  按鍵是實現人機交互的重要設備,要求實時性較高。從系統軟件的設計角度,不僅要讀出按鍵的狀態(tài),還需要具有對按鍵的抖動、連擊、串鍵等特殊情況進行處理。系統按鍵輸入任務流程如圖2所示,本任務使用消息隊列指令KeyReadBuf[16],向主控制程序發(fā)送按鍵的相關信息。

  

基于Small RTOS51的營養(yǎng)液輸液系統

  3.4 主控制任務

  主控制任務應用SmallRTOS51提供的系統函數OSQPend(KeyTemp,KeyRead Buf,0)來查錄按鍵輸入任務提供的信息,一旦發(fā)覺KeyReadBuf[16]中有了相關信息,立刻運行輸入程序。根據按鍵的命令,控制電機運行程序、流量控制程序、液晶顯示程序的運行及停止,每當有一組按鍵信息進入消息隊列中,本程序就修改一次運行指令。

  3.5 電機運行任務

  電機運行任務一直處于等待的狀態(tài),當主控制程序給它發(fā)關字相應的指令才開始運行。在運行過程中,電機運行任務受到主控制程序和流量控制程序的控制,一旦有停止運行的命令,或流量有異常,就立刻停止電機的運行。

  3.6 流量控制任務

  液量控制任務主要由CPU來控制輸入營養(yǎng)液的流量及流速。正常運行情況下,流量控制程序會向液晶顯示程序發(fā)送流量及流速的信息,使液晶上顯示已經輸入營養(yǎng)液的數量、流量及流速。一旦發(fā)生異常情況,如流速過快、一段時間營養(yǎng)液沒有流動等故障,立刻向電機運行程序發(fā)出指令,停止電機的運行,同時將setbaojing置1,使報警程序運行。

  3.7 記時任務

  記時任務主要是為系統提供一個同步時鐘,為系統提供同步運行的基準。

  3.8 液晶顯示任務

  液晶顯示任務主要由主控制程序、報警程序、流量控制程序、電池電量檢測程序傳遞到消息隊列中的參數。通過運行顯示程序,在液晶上顯示相關的漢字和字符,本身不向其它任務發(fā)送命令。

  3.9 電池電量檢測任務

  一旦發(fā)生220VAC市電斷電的情況,營養(yǎng)泵會立刻自動切換到內置的鋰電池供電,電池可以連續(xù)使用12小時以上。電池電量檢測程序會自動運行,檢測電池的電量。在電量低的情況,電池電量檢測程序會發(fā)出報警信號,但不會主動停止系統的運行。

  4 試驗數據

  用本文所述的智能腸營養(yǎng)液泵對目前市場上常用的幾種營養(yǎng)袋進行實驗。

  以上實驗數據表明,本智能腸營養(yǎng)液泵的輸液量精度遠遠高于目前市場上10%的通用標準,并且對各種品牌的營養(yǎng)液袋都能控制在足夠的精度范圍內。

  結語

  在腸營養(yǎng)液泵的設計中,使用了Small TROS51,大大簡化了程序設計的難度,增強了系統的可靠性和安全性,滿足系統實時性要求。本設計達到了國家標準,并且已經在臨庫中開始使用.


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