一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測系統和方法，包括光源模塊、比色池、光電二極管、光信號處理模塊和單片機，光源模塊包括D/A轉換器、壓控恒流源和LED發光二極管，光信號處理模塊包括光電轉換器、A/D轉換器和人機交互界面，單片機與D/A轉換器連接，D/A轉換器與壓控恒流源連接，壓控恒流源與LED發光二極管連接，發光二極管發出的光透過比色池后，由光電二極管接收，光電二極管與光電轉換器連接，光電轉換器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與單片機連接，人機交互界面與單片機連接，優點是采用壓控恒流源控制光源，對后級信號轉換及電壓的穩定提供可靠的保證同時也使測量更加準確。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種血紅蛋白濃度檢測系統及方法，尤其是涉及一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測系統及方法。
技術介紹
Lambert-Beer定律是吸收分光光度法中的一條基本定律。它是指在透明溶劑中發色團的吸光度隨著樣品池光程以及發色團濃度的變化而呈線性變化。該定律是對描述光與物質的相互關系的麥克斯韋遠場方程的簡化描述 。分光光度法是通過測定被測物質在特定波長處或一定波長范圍內光的吸收度，對該物質進行定性和定量分析的方法。吸光度是指波長為λ的光通過溶液或某一物質前的入射光強度與該光線通過溶液或物質后的投射光強度比值的對數。傳統的血紅蛋白濃度檢測方法有單波長分光度法、雙波長分光度法和導數分光度法。雙波長法大都采用分光鏡來得到兩種波長的單色光，光學結構相對復雜，實際應用較少。導數風光度法則需要較多不同波段的光源來測量多組溶液濃度，而采用多光源系統必然導致系統的高度復雜性。單波長分光度法是目前常見的血紅蛋白濃度測量方法之一，該法所需要的光學系統相對比較簡單，而且準確度符合一般的臨床測量要求。近些年來，基于ARM或FPGA的血紅蛋白濃度檢測方法涌現出來，且實際的使用中也取得了一定的效果，但其多采用開環控制，其缺點是無法保證血紅蛋白濃度的準確性和穩定性，另一個缺點是系統的硬件結構會比較復雜，實際應用時調試困難，開發成本高。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種檢測準確且穩定性好的基于單片機的血紅蛋白濃度檢測統計系統及方法。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測統計系統，包括光源模塊、比色池、光電二極管、光信號處理模塊和單片機，光源模塊包括D/A轉換器、壓控恒流源和LED發光二極管，所述的光信號處理模塊包括光電轉換器、A/D轉換器和人機交互界面，所述的單片機與D/A轉換器連接，D/A轉換器與壓控恒流源連接，壓控恒流源與LED發光二極管連接，發光二極管發出的光透過比色池后，由所述的光電二極管接收，所述的光電二極管與所述的光電轉換器連接，所述的光電轉換器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與所述的單片機連接，人機交互界面與單片機連接。光電轉換電路包括電流/電壓轉換電路和電壓反相電路，所述的光電二極管與電流/電壓轉換電路連接，電流/電壓轉換電路與電壓反向電路連接，電壓反相電路與A/D轉換器連接。一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測統計方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一由單片機控制D/A轉換器，再將D/A轉換器的輸出電壓值給壓控恒流源電路，得到穩定的電流給發光二極管，得到穩定的光源；步驟二 在比色池中放入稀釋液，發光二極管的光透過比色池內的稀釋液經過光電二極管得到電流io，然后經過電流/電壓轉換電路得到電壓值Uitl=-IciXR, R為電流/電壓轉換電路中的轉換電阻，得到的電壓值Uw再經過反相電路后輸入到A/D轉換器，最后A/D轉換器的輸出電壓值Utl=-Uitl，光電二極管對光的敏感度S=ItlZT0,即得Jtl=-Utl/ SR ； 步驟三設定電壓參考值，計算電壓參考值與采集到的電壓值Utl的差值e (k)，將差值e (k)代入公式啡)=%<*) + Aβ0< )，其中u (k)為第k次控制時刻計算得到的值，Kp為比例系數，Ki為積分系數，再將u(k)代入公式U(k)=U(k-l)+u(k)得到反饋輸出值，然后將反饋輸出值U(k)輸入到D/A轉換器，最后將D/A轉換器的輸出值輸入到壓控恒流源電路，來調整發光二極管的光強，若電壓值U0還未達到電壓參考值，則重復執行本步驟，直到電壓值Utl等于電壓參考值； 步驟四在比色池中放入被測血樣，發光二極管的光透過比色池內的血樣經過光電二極管得到電流I1，然后經過電流/電壓轉換電路得到電壓值Uil=-I1 X R，R為電流/電壓轉換電路中的轉換電阻，得到的電壓值再經過反相電路后輸入到A/D轉換器，最后A/D轉換器的輸出電壓值U1=-Uil，光電二極管對光的敏感度S=^J1, J1=-U1/ SR； 步驟五將步驟二得到的和步驟四得到的代入公式0 =,即得到血紅蛋白JI濃度的值，其中C為血紅蛋白濃度，K為吸光系數，L為比色池厚度。與現代技術相比，本專利技術的優點是采用壓控恒流源控制光源，對后級信號轉換及電壓的穩定提供可靠的保證同時也使測量更加準確。本專利技術采用的各個模塊電路簡單，成本較低。本專利技術采用閉環控制，可以有效減少外界因素對血紅蛋白濃度穩定性的影響。實測血紅蛋白濃度的非線性誤差可控制在2. 42%以內。附圖說明圖I為本專利技術的總體結構示意 圖2為本專利技術的光電轉換電路結構示意 圖3本專利技術的流程 圖4為本專利技術閉環控制的流程 圖5為本專利技術所測的血紅蛋白濃度穩定性曲線 圖6為本專利技術所測的血紅蛋白濃度線性曲線具體實施例方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。如圖I所示，血紅蛋白濃度檢測系統主要包括包括光源模塊、比色池和光信號處理模塊，所述的光源模塊包括D/A轉換器2、壓控恒流源電路3、LED發光二極管4。所述的D/A轉換器2與所述的單片機I與所述的壓控恒流源電路3連接，所述壓控恒流源電路3與所述的LED發光二極管4連接。所述的LED發光二極管4發出的光透過所述的比色池5，所述的光信號處理模塊包括光電轉換電路7、A/D轉換器10、人機交互界面11。所述的光電轉換電路7與A/D轉換器8連接，其特征在于光電轉換電路包括電流/電壓轉換電路8與反相電路9。所述的電流/電壓轉換電路8與反相電路9連接。所述的A/D轉換器10與單片機I連接。所述的人機交互界面11與單片機I連接。一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測方法，具體包括如下步驟，步驟一由單片機控制D/A轉換器2，再將D/A轉換器2的輸出電壓值給壓控恒流源電路3，得到穩定的電流給發光二極管4，得到穩定的光源。步驟二 在比色池5中放入稀釋液，發光二極管4的光透過比色池5內的稀釋液經過光電二極管6得到電流L，然后經過電流/電壓轉換電路8得到電壓值Uitl=-IciX R，R為電流/電壓轉換電路中的轉換電阻。得到的電壓值再經過反相電路9后輸入到A/D轉換器10，最后A/D轉換器10的輸出電壓值Utl=-Uitl，本專利技術中光電二極管6對光的敏感度S=Itl/I0,所以Z0=-Uci/ SR。圖2為光電轉換電路結構示意圖。 步驟三設定電壓參考值，計算電壓參考值與采集到的電壓值Utl的差值e(k)，將差值e(k)代入公式= Κρ3(β) + Κ,Σ^α)，其中u(k)為第k次控制時刻計算得到的值，Kp為比例系數，Ki為積分系數。再將u(k)代入公式山00卻&-1)+11(10得到反饋輸出值，然后將反饋輸出值U (k)輸入到D/A轉換器，最后將D/A轉換器的輸出值輸入到壓控恒流源電路，來調整發光二極管的光強，若電壓值Utl還未達到電壓參考值，則重復執行本步驟，直到電壓值Utl等于電壓參考值。步驟四在比色池5中放入被測血樣，發光二極管4的光透過比色池5內血樣經過光電二極管4得到相應電流I1，然后經過電流/電壓轉換電路8得到電壓值Uil=-I1XR,R為電流/電壓轉換電路中的轉換電阻。得到的電壓值再經過反相電路9后輸入到A/D轉換器10，最后A/D轉換器10的輸出電壓值U1=-Uil,本專利技術中光電二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測系統，其特征在于包括光源模塊、比色池、光電二極管、光信號處理模塊、單片機和人機交互界面，光源模塊包括D/A轉換器、壓控恒流源和LED發光二極管，所述的光信號處理模塊包括光電轉換器、A/D轉換器，所述的單片機與D/A轉換器連接，D/A轉換器與壓控恒流源連接，壓控恒流源與LED發光二極管連接，發光二極管發出的光透過比色池后，由所述的光電二極管接收，所述的光電二極管與所述的光電轉換器連接，所述的光電轉換器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與所述的單片機連接，人機交互界面與單片機連接。

【技術特征摘要】
1.一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測系統，其特征在于包括光源模塊、比色池、光電二極管、光信號處理模塊、單片機和人機交互界面，光源模塊包括D/A轉換器、壓控恒流源和LED發光二極管,所述的光信號處理模塊包括光電轉換器、A/D轉換器,所述的單片機與D/A轉換器連接，D/A轉換器與壓控恒流源連接，壓控恒流源與LED發光二極管連接，發光二極管發出的光透過比色池后，由所述的光電二極管接收，所述的光電二極管與所述的光電轉換器連接，所述的光電轉換器與A/D轉換器連接，A/D轉換器與所述的單片機連接，人機交互界面與單片機連接。2.根據權利要求I所述的一種基于單片機的血紅蛋白濃度檢測系統，其特征在于光電轉換電路包括電流/電壓轉換電路和電壓反相電路，所述的光電二極管與電流/電壓轉換電路連接，電流/電壓轉換電路與電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李宏，陳煒鋼，胡文龍，閻偉，
申請(專利權)人：寧波大學，
類型：發明
國別省市：