基于STC89C52的脉动真空灭菌器控制系统的研究

摘要：在此主要叙述以STC89C52单片机为核心的脉动真空灭菌器控制系统的设计，给出了系统的实现原理、硬件组成及相应的软件设计。在灭菌过程中，采用Fuzzy—PID混和算法对温度进行非线性控制。利用该系统的智能化软件可方便地实现对脉动真空灭菌器的自动化控制。该系统在消毒灭菌的过程中，可以实时显示参数和图形化显示灭菌过程，还可以储存所需要的所有参数及打印等功能，同时还采取了软、硬件抗干扰措施。实验表明该系统提高了灭菌器的控制精度，功能齐全且实用性强，可以安全运行，实现了灭菌器的自动化工作过程。
关键词：STC89C52；Fuzzy—PID混和算法；控制精度；灭菌器

现在人们生活水平提高了，人们更加的关注医疗灭菌消毒。在90年代中期，国内研制了_种新型灭菌设备——脉动真空灭菌系统。该系统采用了先进的脉动真空技术，其灭菌效果良好，因此在医院供应室、制药厂、手术室及科研部门被广泛应用。目前国内外出现了各式各样灭菌器控制系统，本文根据这一现状，开发了一种由单片机控制的脉动真空灭菌控制器。利用FUZZY—PID混和控制算法，通过控制灭菌温度、压力和时间等主要工艺参数，可以对多种物品进行快速有效地灭菌，例如包裹类、器械类等。该系统上位机视图监控软件采用VC++6．0来编写，通过采用串行通信接口，可以实现远程监控的功能。同时具有实时参数显示、消毒灭菌过程参数存储及打印等功能。该控制系统符合现
代电子产品自动化、智能化、模块化、人性化的设计要求且人机界面友好。

1 脉动真空灭菌器基本工作原理
脉动真空灭菌器是由带有夹层及密封门的高压容器，内部还有温度、压力传感器及真空阀、进气阀、真空泵、排汽阀等控制器件组成。根据内部温度和压力是否到达设定的温度和压力要求来进行各种动作控制。根据工艺流程要求，该控制系统的工艺流程包括准备阶段、脉动真空阶段、升温升压阶段、恒温灭菌阶段、排气阶段、无菌阶段等几个阶段，工作流程如图1所示。

2 系统的硬件设计
2．1 系统总体设计
脉动真空灭菌器控制系统主要由5个部分组成：单片机主控系统、开关量输出／输入控制系统、数据采集系统和通信及人机交互系统。单片机采用STC89C52，晶振为12 MHz，单片机内部的2个16位定时器，一个用于系统的定时，另外一个用于看门狗电路，保证系统正常运行。在核心CPU板上有串行通信接口、开关量输入接口、继电器输出接口等。脉动真空灭菌控制系统框图如图2所示。
2．2 信号采集电路与开关量输入／输出电路
温度和压力的采集是由信号采集电路来实现，其中温度传感器使用铂热电阻，在-259～631℃之间它是标准的校准元件，PT100的阻值随温度的变化转换成电压的变化，调理电路对电压信号进行放大、变换，输出0～5 V的标准信号，经A／D转换送单片机，完成对温度的采集。温度采集电路如图3所示。