基于NXP LPC2148的微型尿液分析仪

1、基于nxp lpc2148的微型尿液分析仪用法较多的尿液分析仪的水平，把体积减小到170×110×120mm左右，并把测量1次所用的时光控制在10秒内。用户可以通过举行直观的操作，也可以通过计算机网络让医生举行尿液分析结果的诊断。终于实现个人仪器医疗机构一体化的健康检测网络。2 系统实现原理尿液中包含了表征人体健康的多种物质，将特别设计的试纸浸入到尿液中，试纸条上不同区域的物质会与尿液中相应的成分发生反应并表现出不同色彩。led将光照耀到试纸条上后，因为试纸条上不同区域的色彩不同，所以反射光的光谱和强度也会有所不同，用ccd来检测通过光纤传输的反射光的强度，就能得到试纸的色

2、彩信息，从而鉴别出尿液的成分，进而猎取人体的健康信息。尿液分析仪系统主要包含了主控制器、电源及复位、lcd触摸屏、光电检测模块、led、ccd、和以太网等8个功能部分。主控制器芯片采纳了高集成度的lpc2148微处理器，芯片内部集成的usb控制器可用来供电和传输数据，内部集成的可以处理ccd采集到的模拟信号，内部集胜利能用于驱动led，其它通用i/o口用于控制lcd触摸屏、以太网等相关模块。lpc2148外部只用加入很少的芯片就实现了系统的功能，使体积减小，功耗降低。3 硬件平台详述图1 硬件设计框图。图1 尿液分析仪原理框图a) 硬件模块描述嵌入式微型尿液分析仪系统的硬件部分主要由光电检测模

3、块、嵌入式主控模块、led光源模块、ccd模块组成。由主控模块举行控制另外3个模块共同工作，共同实现仪器的功能。嵌入式主控模块采纳了基于7tdmi-s内核的微控制器lpc2148，集成度十分高。内嵌40kb的片内静态ram和512kb的片内flash存储器，片内集成adc、转换器，实时时钟rtc，2个uart，2个i2c还有spi等多个接口，及usb2.0全速接口。便利扩展usb接口、jtag调试接口、触摸屏，外扩芯片少，而且采纳超小的lqfp64封装，使得仪器的微型化得到了保证。而且相对容易，降低了开发和生产的成本。芯片可以实现最高60mhz的工作频率，有着较强的功能，能够满足嵌入式系统c/

4、osii及人性化的人机界面的要求。本设计中lpc2148全部的接口都有用法。以太网接口部分采纳了具有spi接口的集成mac 和10 base-t phy的enc28j60。大大地减小了主控制器i/o口的开销。enc28j60 符合ieee 802.3 的所有规范，采纳了一系列包过滤机制以对传入数据包举行限制。 它还提供了一个内部dma 模块，以实现迅速数据吞吐和硬件支持的ip校验和计算。 与主控制器的通信通过两个中断引脚和spi 实现，数据传输速率高达10 mb/s。两个专用的引脚用于衔接led，举行网络活动状态指示。图2 以太网接口led模块采纳了20个6种波长的led。多波长的设计使得测量

5、更有针对性，测量数据更有效。我们的设计能够通过ccd测量的每个led的亮度，然后由lpc2148通过点校正功能控制通过led的大小，从而使led之间的亮度保持全都，进一步提高测量的精确性。本设计用法的网络芯片是带spi接口的自立以太网控制器，占用的i/o口较少。ccd模块主要包括整机电源、cpld、线阵ccd、运算和高精度ad转换器。4 软件模块描述本设计软件部分主要分成触摸屏及lcd模块、a/d模块、led控制模块和网络模块。本设计采纳带触摸屏的lcd，主要实现菜单挑选、按键操作、测量的数据及状态显示，为本设计的操作带来极大的便利，让用法者在轻松、开心的环境下用法本产品，是本设计的一大亮点。

6、本设计可以采纳外部a/d或lpc2148内部自带的10位a/d转换器，按照本设计对数据精度的要求，采纳2148自带的a/d。该模块主要是检测cpld模块产生的sh信号，当该信号为高时，处理检测数据，同时设置启动a/d转换的条件，在sh下降沿到来时重新启动a/d举行下次测量，直到检测结束。在该模块中，还有一个重要的任务数据处理，在这里，每个参数每次采集多组数据，求出平均值，同时与标准数据举行比较，推断参数是否属于正常范围，并且增强了有无试纸的软件识别。led控制模块是通过恒流带点校正功能的led驱动芯片控制不同波长的led的亮度、显示挨次及显示的时光，使光纤采集到不同参数的光信号，输入到ccd模

7、块。在网络传输层有两个协议传输数据，传输控制协议tcp和用户数据报协议udp，tcp协议是面对对象的协议，牢靠性高，但是费用也高；udp协议是提供最少服务和费用的传输层协议。udp是最容易的协议，具有以下特点：无衔接、不行靠、提供给用层协议标识、提高udp报的校验和、以及缓冲和分段。socket接口函数是tcp/ip的api。用法socket接口函数编写通信的任务时，分服务器和客户机两种方式。服务器方式是先接受到数据再举行处理，而客户机则是先发生数据然后等待回应处理，它们所用到的socket api 函数是相同的。5 结语这是一种针对家庭用户设计的基于嵌入式的微型尿液分析仪，采纳了( semi

8、conductors) 高集成度的lpc2148微处理器，芯片内部集成的usb控制器可用来供电和传输数据，内部集成的adc可以处理ccd采集到的模拟信号，内部集成spi接口用于触摸屏和以太网的通讯。复位部分采纳了nxp公司的74hc125。仪器通过检测尿液中的10项成分来诊断人体的健康情况。在用户把浸过了尿液的试纸条放入仪器后，通过lpc2148控制多波长led举行分时发光，然后反射光通过光纤照耀到ccd上，经过信号的采集和模数转换，并在lcp2148中经过归一化的算法，将结果输出至lcd举行显示，或者按照需要传输至pc。本仪器的创新在于囫囵过程用法触摸屏来举行操作，具有友好的人机交互接口。设

9、计的一种光电检测系统，消退了传统尿液分析仪机械传动引起的误差，并减小了体积和功耗。后续工作可以对以太网部分做进一步的讨论，使得远程医疗得到实现，适合家庭用户的用法。图4 微型尿液分析仪正视图图5 微型尿液分析仪后视图图6 微型尿液分析仪侧视图在设计的过程中，也碰到了无数问题。比如在调lcd的时候，因为购买的lcm的控制芯片sde1335用法的5v，而lpc2148用法的是3.3v电源，数据接口需要接上拉，刚开头没有发觉这个问题，铺张了不少时光，后来在数据口接上10kw电阻，问题才得以解决。还有制作硬件，工艺达不到和资金问题。以及调触摸屏的时候，按键识别不稳定等无数时候会花费比较多的心思和时光，仍不能解决。感到过穷途末路，不过大家都乐观努力，而且相互鼓舞，在一起沟通研究，最后都一一解决。这次恩智浦杯创新设计大赛的确有无数的收获：让我们能够有机会把心中的灵感和创意胜利地转化为现实