滅菌器是保護人類生命健康的重要器材,，發(fā)達國家無論是家用滅菌器還是商用滅菌器都很普及,。
而滅菌器滅菌是否合格大部分取決于控制系統(tǒng)是否可靠,，針對某醫(yī)療設備廠滅菌器控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,、人機界面不友好等實際問題，作者采用80C196KB單片機為該廠設計滅菌控制系統(tǒng),，消除原有系統(tǒng)的缺陷并相應增加一些功能,，相比51系列單片機，96系列片上資源更豐富,，設計系統(tǒng)相對容易,。
1 滅菌器控制分析
該滅菌器主要進行包裹類、器械類,、乳膠類,、液體類及其它類五項進行滅菌，其工藝大體相同,，不同之處可由程序控制,。通過其工作原理（圖1）可知，根據(jù)里外鍋的溫度和壓力是否達到規(guī)定值而進行各種動作控制。
模擬輸入量共4個：外鍋溫度TW,，外鍋壓力PW,，里鍋溫度TL，里鍋壓力PL,；控制輸出量共16個：外鍋進汽閥開關IW ,，外鍋排汽閥開關OW，里鍋進汽閥開關IL,，里鍋排汽閥開關OL,，真空閥開關ZK，干燥空氣閥開關GZ,，油泵繼電器通斷YB,，真空泵繼電器通斷ZB，電磁液壓閥（高壓閥GF,、齒條閥CF,、門閂閥MF），信號指示（電源指示PowerL,、總電源指示PowerZ,、故障指示ERR、蜂鳴報警ALarm）,。
圖1 工作原理
由上圖可見滅菌器的主體為一帶有夾套及密封門的高壓容器,， 配有真空泵、真空閥,、蒸汽閥等控制器件及溫度,、壓力傳感器， 工作過程如圖2所示,。
圖2 工作過程
2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如下圖3所示：
圖3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
滅菌室實際溫度和壓力值由半導體集成溫度傳感器AD590JH和集成壓力傳感器MPX5500D測量,， 采集的2路溫度信號和2路壓力信號由P0.0～P0.3送入80C196CKB芯片。在80C196CKB中,，有一個8通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器,，適用于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一次A/D轉(zhuǎn)換需88個狀態(tài)周期（采用12MHz晶振時為22μs）,。其優(yōu)點是在滿足工藝要求的情況下極大地簡化了硬件電路,，有益于電路的可靠性。
80C196CKB里的數(shù)字量經(jīng)數(shù)字濾波,、標度變換后一方面通過LCD顯示,， 另一方面與設定進行比較， 得到偏差E 和偏差變化率EC ,， 為后續(xù)控制提供依據(jù),。采用并行輸出接口電路8255A來實現(xiàn)近20路開關控制量的輸出控制,。溫度控制是由調(diào)節(jié)蒸汽閥門的開口來實現(xiàn)， 控制量經(jīng)D/ A 轉(zhuǎn)換為模擬量輸出,， 功率放大后控制蒸汽閥的開口,。用戶通過鍵盤設定滅菌溫度、時間和脈動真空次數(shù),， 滿足各種消毒要求,。
采用DS12887并行時鐘模塊
人機界面主要包括鍵盤、顯示和微型打印機接口電路,。鍵盤采用軟鍵盤形式,，由程序處理來實現(xiàn)鍵碼的識別、去抖動和確認,；通過一塊8255A實現(xiàn)了鍵盤和打印機的硬件接口,。顯示器采用內(nèi)置T6963C控制器的LCD顯示模塊（和CPU以直接方式連接），用以動態(tài)顯示溫度,、壓力,、時間和操作提示等。打印機用于打印相關的運行工藝參數(shù),。用戶界面在軟件上的實現(xiàn)是由分散而不是集中的軟件模塊來實現(xiàn)的,。
本系統(tǒng)所有器件均采用單一+5V電源供電,，由于實際應用時,，數(shù)據(jù)采集時信號容易受到干擾，因此在信號輸入輸出接點處采取光耦隔離電路,，并采取屏蔽電阻等措施保證系統(tǒng)的穩(wěn)定,。
3 軟件設計
本系統(tǒng)功能很多， 為了便于設計和維護,， 采用自頂向下逐步細化的結(jié)構(gòu)化模塊設計方法,， 將具有獨立功能的子程序都設為子程序模塊，相關的功能均由相應的功能子程序?qū)崿F(xiàn),。主程序由初始化,、滅菌類別選擇和相關顯示、參數(shù)比較,、執(zhí)行機構(gòu)輸出控制等組成,，其核心是溫度和壓力參數(shù)的比較和相應的輸出控制；時間的動態(tài)顯示由定時器1溢出中斷處理程序執(zhí)行,；4個通道的溫度,、壓力數(shù)據(jù)采集處理和動態(tài)顯示由A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理程序完成。由于顯示程序比較大,，放在中斷處理程序中運行使背景程序簡潔,，有利于軟件運行的可靠性。程序流程如圖4所示。
圖4 程序流程圖
程序運行的基本過程是：初始化后啟動A/D轉(zhuǎn)換以采集溫度,、壓力信號,，經(jīng)處理后，這些數(shù)據(jù)和用戶設定的運行參數(shù)比較,，然后決定系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的不同動作以滿足運行參數(shù)被控制在工藝要求的范圍內(nèi),。
本控制系統(tǒng)的軟件全部采用匯編語言，執(zhí)行效率高,，運行可靠,，限于篇幅所限，不一一介紹,。
4 結(jié)論
這是一個以80C196KB為核心的實用的嵌入式控制系統(tǒng),，其功能齊全，設計相對簡潔,。實際應用表明整個系統(tǒng)運行平穩(wěn),，滅菌控制可靠。相對于具有相同功能而基于PLC的滅菌控制系統(tǒng),，它的成本低廉,，人機界面友好，操作更容易,，具有很好的推廣價值,。