摘 要 ：適宜的溫濕度在手術操作中具有重要意義，壓力變送器因為工作地點不確定,、環(huán)境復雜,、氣候多變，在溫濕度控制方面難度更高,。為更準確地實現(xiàn)壓力變送器的溫濕度控制,，以分區(qū)采控、重點突出的理念,，研究并設計了一種以 PIC24FJ64GA002 單片機為核心,，基于無線 RS 485 總線及溫濕度一體化傳感器的溫濕度采集系統(tǒng)。各分區(qū)溫濕度傳感器將溫濕度等數(shù)據(jù)通過無線 485 模塊發(fā)送給主控單元,，主控單元對接收的溫濕度數(shù)據(jù)進行分析,，依據(jù)預設閾值向溫濕度控制設備發(fā)出相應控制信號，并發(fā)送顯示信息,、報警信息給觸摸液晶顯示屏,，以精準控制壓力變送器各分區(qū)的溫濕度，有效減少手術并發(fā)癥,，有力提高手術的成功率,。

    0 引 言
    壓力變送器具有快速機動性、功能多樣性等特點,，被廣泛應用于軍隊作戰(zhàn),、應急救援,、衛(wèi)勤保障、安全消防等方面,。壓力變送器特種車可以快速抵達傷病員位置,，及時開展普外科、泌尿外科,、肝膽胰外科,、骨科、胸外科胸腔引流等早期緊急手術治療,，為黃金救援期內展開救護爭取寶貴時間,。

    壓力變送器內的手術環(huán)境溫濕度對手術的成功率具有至關重要的作用，手術室溫濕度必須控制在一定范圍內 ：溫度在22 ～ 25 ℃ ,；相對濕度為 45% ～ 60%RH,。因為氣候、晝夜,、季節(jié),、地點的不同，壓力變送器的環(huán)境溫濕度具有較大差異,，壓力變送器內的溫濕度控制必須具有更好的實時性和控制性,。本文采用 Microchip 16 bit 單片機 PIC24FJ64GA002，基于無線 RS 485 總線設計了一款用于壓力變送器的溫濕度控制系統(tǒng),，其主要特點是穩(wěn)定可靠、通信實時,、操作簡單,。

    1 系統(tǒng)構建
    車載設備必須具備良好的抗干擾能力才能確保設備的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)采用 485 數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,，保證通信穩(wěn)定可靠傳輸,。壓力變送器的溫濕度控制要求重點區(qū)域突出管理、數(shù)據(jù)精準度高,、控制反應靈敏,，以確保壓力變送器的溫濕度維持在合理范圍。

    本系統(tǒng)設計時充分考慮了溫濕度的高精度采集與實時控制,，將方艙劃分為4個區(qū)域,，分別為1#藥品儲存區(qū)、2#檢查區(qū),、3# 手術區(qū),、4# 辦公區(qū)，實行區(qū)域獨立采集,，綜合控制,。本系統(tǒng)主要由主控單元,、溫濕度采集單元、觸摸液晶顯示器組成 ,；主控單元主要實現(xiàn)溫濕度參數(shù)設置,、溫濕度數(shù)據(jù)分析處理 ；顯示屏負責觸摸按鍵,、界面顯示,、報警提示 ；溫濕度采集單元由溫度傳感器,、濕度傳感器及通信單元組成,，實現(xiàn)溫濕度采集和數(shù)據(jù)上傳。

    主控單元主要負責通過無線 RS 485 總線實時采集溫濕度數(shù)據(jù),，并進行區(qū)域溫濕度分析,，利用 RS 232 串行接口向液晶屏發(fā)送溫濕度信息 ；主控單元在超溫或超濕情況下向液晶屏發(fā)出報警信號,，并向車載溫濕度控制設備發(fā)出控制指令,，實現(xiàn)溫濕度控制 ；此外,，主控單元還可實時接收觸摸顯示屏的按鍵信號,，實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設置。液晶顯示屏負責顯示區(qū)域溫濕度,、報警指示和參數(shù)設置人機界面,。溫濕度采集單元主要實現(xiàn)區(qū)域溫濕度的采集，并通過無線 RS 485 總線將數(shù)據(jù)上傳到主控單元,，結構如圖 1 所示,。
      2 硬件設計
    2.1 溫濕度傳感器
    本系統(tǒng)采用 SA-HT1 壁掛式溫濕度變送器實現(xiàn)溫濕度的采集。系統(tǒng)采用瑞士 SENSIRION 溫濕度傳感器,，該傳感器具有長期穩(wěn)定性好,、全量程溫度補償、傳感器工作溫度范圍寬（-40 ～ 100 ℃）等優(yōu)點,。濕度量程為 0 ～ 100%RH,，具有低漂移、響應速度快,、安裝方便,、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強,、寬電壓供電,、非線性修正、精度高,、接線反向和過壓保護,、限流保護適用現(xiàn)場,、擁有 RS 485 通信接口等優(yōu)點。

    2.2 主控電路
    本系統(tǒng)將 Microchip 16 位單片機 PIC24FJ64GA002 作為主芯片,，其具有改進的哈佛架構,，最高運行速度達 16 MIPS，具有 17×17 位單周期硬件乘法器,，32 位 /16 位硬件除法器 ,；具有豐富的外設端口，如 8 位并口,，SPI,，UART，外部中斷,，PWM 輸出等,。該系統(tǒng)中，利用主芯片的 2 個串口分別與顯示屏,、溫濕度進行數(shù)據(jù)通信,，實現(xiàn)溫濕度顯示、報警和溫濕度數(shù)據(jù)采集功能 ,；將 8 個 I/O 管腳作為溫濕度控制設備的控制信號,，分別控制 4 個區(qū)域的溫濕度，電路如圖 2所示,。
      2.3 主控板供電電路
    系統(tǒng)采用 12 V 外部供電,，經 AMS1117-3.3 直流電壓轉換芯片，輸出 3.3 V 電壓為主控板核心電路,、串口電路供電,，電路如圖 3 所示。     2.4 無線 RS 485 通信電路
    HD-M805 是高速率低功耗高性能無線模塊（以下統(tǒng)稱模塊）,，模塊設計采用高效 ISM 頻段射頻 LoRa 擴頻芯片，提供了多個頻道可選擇,。模塊可在線修改串口速率,、發(fā)射功率、射頻速率等參數(shù),。HD-M805 模塊能夠透明傳輸數(shù)據(jù),，且模塊體積小，支持寬電壓運行 ,；傳輸距離遠,，可提供豐富便捷的軟件編程設置功能，應用領域廣泛,。無線 RS 485 通信模塊如圖 4 所示,。     2.5 觸摸液晶顯示器
    DC80480F050_1011_0T 是一款 5.0 寸分辨率為 800×480的 F 系列電阻觸摸組態(tài)串口屏,，工作電壓為 5 ～ 15 V，具有串口 TTL232 通信接口,，采用 32 位處理器,，支持 JPEG 圖片壓縮、MP3 音頻,，存儲容量為 64 Mbit,，支持 JPEG，PNG（半 透 / 全透）壓縮,，支持任意大小圖片存儲,，擁有按鈕、文本,、下拉菜單,、進度條、滑塊,、儀表,、動畫、二維碼,、曲線,、數(shù)據(jù)記錄、圓形進度條等組態(tài)控件,，遵循工業(yè)級標準（ESD接觸 4 kV,、空氣 8 kV、醫(yī)療 EMI 輻射 CLASS B 等級）,。觸摸液晶顯示器如圖 5 所示,。
      3 軟件設計
    當系統(tǒng)上電時，首先進行系統(tǒng)自檢,，通過串口分別向顯示屏,、溫濕度傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)返回的數(shù)據(jù)判斷各部件工作是否正常,。若自檢未通過,，則向顯示屏發(fā)送自檢錯誤信息，顯示屏顯示相應的提示信息 ,；若通過自檢,，則對 4 個區(qū)域的溫濕度進行巡檢，并判斷溫濕度是否正常,，如果超過閾值,，則向溫濕度設備發(fā)送相應的電平控制信號，并向顯示屏發(fā)送報警指令,，顯示屏發(fā)出提示音,，顯示預置畫面,。軟件系統(tǒng)實時接收觸摸屏的觸摸按鍵信號，完成溫濕度閾值參數(shù)的設置,。軟件流程如圖 6 所示,。
      為實現(xiàn)對重點區(qū)域進行重點監(jiān)護，采用溫濕度區(qū)域化管理方案對 4 個區(qū)域的溫濕度進行閾值設置,，初始默認設置見表 1 所列,。
      4 結 語
    本系統(tǒng)通過對方艙內的溫濕度進行分區(qū)采集與控制，確保溫濕度滿足手術的環(huán)境要求,，實現(xiàn)了重點區(qū)域溫度的精準控制,，提高了患者的舒適度，方便醫(yī)生更好發(fā)揮技術水平,，減少細菌滋長,，降低手術并發(fā)癥，大大提高手術的成功率,。