基于USB的电解质分析仪的研究与设计-测试计量技术及仪器专业论文.docx

南 京 邮 电 大 学 硕士学位论文摘要 学科、专业： 工学 测试计量技术及仪器 研 究 方 向：智能仪器与测试系统 作 者：2009 级研究生 赵瑞卿 指 导 教 师：陈小惠 教授 题 目：基于 USB 的电解质分析仪的研究与设计 英 文 题 目： The research and design of Electrolyte Analyzer based on USB 主 题 词：USB，电解质分析仪，智能分析仪，数据采集 Keywords: USB, Electrolyte Analyzer, Intelligent Analyzer, Data Acquisition 摘 要 人体内电解质是体液的重要组成部分，电解质在体内正常的代谢活动的维持方面发挥着 重要作用，快速而准确地检测人体内电解质的变化情况，是十分重要的。电解质分析仪就是 一种用来检测人体内电解质浓度的临床检测仪器。现代电解质分析仪通常采用离子选择电极 法，能够选择不同种类的离子选择电极配合使用，以测定溶液中多种离子的浓度。 本文设计并提出了一种基于 USB 接口通信的电解质分析仪，仪器采用 Cypress 公司生产 的 EZ-USB 系列芯片作为核心控制器，精简了硬件电路设计，实现了所需的功能的同时还节 省了成本，并充分发挥了 USB 接口通信的优点。本文主要研究内容和成果有以下几个方面： 1、对国内外电解质分析仪的发展状况进行了介绍，基于虚拟仪器的思想对仪器进行规划 与设计，并对使用 USB 接口实现电解质分析仪与计算机进行通信的可行性进行了分析，指出 基于 USB 的电解质分析仪不仅能够满足电解质分析仪功能方面的基本要求，还能够提高整个 系统的数据处理与存储能力，简化外设，节约成本。 2、研究了 USB 的体系结构，选用了 EZ-USB 系列芯片 CY7C68013A 芯片作为整个硬件 系统的核心控制器，芯片强大的处理能力与丰富的内置电路，优化了电路设计，同时芯片集 成的 USB 通信协议正好满足了我们实现 USB 接口通信的要求。 3、根据离子选择电极的相关知识，结合 Nernst 方程，得出了仪器中使用的测量方法， 为仪器的离子浓度测量提供了理论支持。 4、按照不同的功能模块，对系统的硬件电路的具体实现与软件设计的算法流程做了详细 的说明，最后对检测结果进行了分析，证明我们设计的电解质分析仪实现了所需的功能，并 且满足性能方面的要求。 关键词：USB；电解质；智能分析仪；数据采集 I Abstract Electrolyte is an important component of body fluids, and it also plays an important role in maintaining the body’s normal activities. It is necessary to detect the changes of electrolyte quickly and accurately. Electrolyte Analyzer is a kind of clinical testing instrument that is used to detect the concentration of electrolyte in human body. The Ion Selective Electrode Method is used in the instrument in nowadays. With different kinds of ISE, the Electrolyte Analyzer can detect the electrolyte of different kinds. An Electrolyte Analyzer based on the interface of USB is designed in this paper. A Cypress company’s EZ-USB series chip is used as the host controller. This design not only achieves the purpose, but also simplifies the hardware and reduces the costs. At the same time, this design also makes the full use of the advantages of USB. The main contents and results of this paper are as follows: The state of development of Ele