基于微控制器的婴幼儿培养箱温湿度控制器的研制外文翻译资料

基于微控制器的婴幼儿培养箱温湿度控制器的研制

作者：Blessed Olalekan Oyebola

出处：尼日利亚Gateway（ICT）理工学院Saapade计算机工程技术系。

中文译文：

1.0引言

婴儿培养箱系统是一个至关重要的关键领域，因为它涉及早产儿或患病婴儿。必须尽快检测培养箱中可能发生的任何异常情况（Changela，Daxini和Parmar，2016）。温度，湿度和氧气浓度是培养箱必须控制的主要参数。本文涉及温度和湿度的测量。在培养箱内，它们是人体中测量最多的过程变量之一。最常见的是，温度传感器和湿度传感器用于将温度和湿度值转换为电气值（Changela，Daxini和Parmar，2016）。

很明显，对于早熟婴儿的适当生长，婴儿发育的环境应该处于与母亲子宫相同的环境中。在完美的环境中，婴儿往往会发育成为成熟的婴儿。这项工作范围仅限于为婴儿培养箱设计和开发基于微控制器的温度和湿度控制器，该控制器旨在控制培养箱内的温度和湿度，以便婴儿在出生后得到适当的发育。该设计使操作员能够像子宫一样将温度和湿度调节到正常状态。在医院，婴儿保育箱是早产儿必不可少的生命支持设备之一。

不幸的是，发展中国家缺乏低成本的婴儿培养箱。本文的持续性是在婴儿培养箱中设计和开发基于微控制器的温度和湿度控制。电子技术的进步与经济的价格相结合，使湿度和温度控制具有成本效益，具有高度准确和稳定的性能，为早产儿的成长提供了所需的环境。

2.0综述

在婴儿培养箱中引入温度和湿度控制器之前实施了几项先前的技术。在工业革命之前，早产儿和患病婴儿在家中出生和照顾，无论是在没有医疗干预的情况下生还是死。“在十九世纪中期，婴儿培养箱首先开发，基于Stephane Tarnier博士用于鸡蛋的培养箱，他通常被认为是培养箱的父亲，已经开发出它以试图保持早产儿的温暖。第一个塔尼尔的培养箱安置了几个婴儿，这些婴儿在一个连接到外部加热源的热水池上加热“（Jefferey，2000）。图2.1解释了斯蒂芬博士的构造，将其设备简化为由热水瓶加热的单个婴儿模型，每3小时手动更换一次（Jefferey，2000）。

图2.1：塔尼尔的培养箱（Jefferey，2000）

亚历山德拉·莱恩（Alexandra Lion）是一位医生，也是一位发明家的儿子，他在19世纪90年代开发出了比塔尼尔更为复杂的培养箱（Jefferey，2000）。它是一个配备恒温器和独立强制通风系统的大型金属设备，Lion培养箱旨在弥补不到最佳的护理环境。不幸的是，它的所有功能都不便宜，限制了它对慈善机构或政府支持的医院的吸引力（Jefferey，2000）。朱利叶斯赫斯于1914年开发了自己的培养箱版本;这是一个电热床，让人联想到婴儿用热水包裹的金属外套。赫斯虽然他的许多同时代人都拒绝了培养箱，但他意识到他们实际上很有用，但必须融入支持性环境。他将培养箱本身的功能扩展到氧气室，并开发了一种基于汽车的运输系统，以解决出生婴儿的治疗问题（Jefferey，2000）到20世纪70年代，当新生儿重症监护病房（NICU）成立时，在发达国家的部分医院。在英国，一些早期的单位负责社区计划，派遣经验丰富的护士帮助照顾家中的早产儿。但越来越多的技术监测和治疗意味着对婴儿的特殊护理成为了医院（Mohammed，2011）。不仅精心护理，而且新技术和仪器现在发挥了重要作用。与成人重症监护病房一样，监测和生命支持系统的使用也成为常规。这些需要对小婴儿进行特殊修改，这些小婴儿的身体很小而且往往不成熟;图2.2解释了它的结构。例如，成人呼吸机可能会损害婴儿的疼痛，并且设计出较小的压力变化。用于监测婴儿状况，血液采样和人工喂养的许多管和传感器使得一些婴儿在技术下几乎看不到（Mohammed，2011）

3.0使用的技术

基于微控制器的温度和湿度控制器的设计和开发中使用的方法如以下部分所示。基于微控制器的温度和湿度控制器独特性的设计和开发体现在其监测和传感培养箱内温度和湿度变化的能力，图3.1说明了系统设计的程序步骤。

3.1项目的硬件细节

图3.1：基于微控制器的温湿度控制器的框图。

输入单元由Set Button，Increase Button和Decrease Button组成。输入单元直接连接到微控制器，它们使用按钮设计，增加按钮或减小按钮用于增加或减少温度/湿度值，以防温度/湿度低于或高于上述要求设置按钮是一个功能按钮，按下时将预设的温度/湿度发送到微控制器，如图3.2所示。

图3.2：输入单元

3.1.1传感器单元

在基于微控制器的婴儿保育箱中测量婴儿温度的传感器或传感器的选择，水箱的温度和婴儿室的湿度非常关键，所需的传感器必须能够检测培养箱内的温度和湿度。图3.3是LM356，用于检测温度和湿度。

图3.3：传感器（电子教程，2013）

3.1.2开关继电器开关继电器用于在培养箱内温度达到预期值时关闭热控制器插座，当温度低于预期值时开启。

3.1.3控制单元

它是系统设计的核心部分;它的设计使其能够控制设计中的所有其他单元。它控制连接到它的所有单元，以便给出所需的输出。为了这个项目，我使用了ATMEGA 328微控制器。图3.4说明了微处理器的每个引脚，它们根据它提供的功能使用它。

图3.4：ATMEGA328（控制单元）（Atmel，2009）

3.1.4显示单元

该项目设计的显示单元是液晶显示器。如图3.5所示，该图显示了每个引脚的功能，显示器直接连接到微控制器。图3.5：液晶显示器（Vishay，2002）

3.1.5加热器单元

加热器用于确保培养箱内的温度达到预期值，一旦湿度低于预期，它就会加热环境。

为了这个项目，在实施过程中创建了一个可以连接加热器的地方。

3.2软件开发

MikroC编译器用于编辑和编译PIC16F877A的C代码。

只有十六进制文件被下载到微控制器芯片的编程器中。

Proteus模拟器用于设计和模拟电子电路，也有助于测试代码。

制定的控制代码如附录A所示。

4.0结果

测试和讨论该设备的设计使其与普通电源而不是电池一起工作，原因是在电池电量低的情况下它会影响温度的读数。

图4.1（电路图）显示了构成结构的不同单元以及每个组件的连接位置，以确保每个单元都能执行预期的输出。图4.2说明了程序从程序初始阶段开始执行的步骤，并显示了可能的条件。图4.3显示了设计项目的完成情况，图4.4显示了结构的内部电路。

Atmega328微控制器结合了32KB ISP闪存和读写功能，1KB EEPROM，2KB通用I / O线，32个通用工作寄存器，3个带比较模式的灵活定时器/计数器，内部和外部中断，串行可编程USART，面向字节的2线串行接口，SPI串行端口，6通道10位A / D转换器（8通道TQFP和QFN / MLF封装），带内部振荡器的可编程看门狗定时器，以及5种软件可选择的省电模式。该器件工作在1.8-5.5伏之间。该器件的吞吐量接近每MIPS 1 MIPS（Atmega，2017）

图4：2

图4：3

图4:4

一旦设备连接到电源并接通电源，设备首先会初始化并感知此时环境中的温度和湿度。如图4.5所示

图4.5

在显示当前室温后，它还会立即显示当前的环境湿度，如图4.6所示

图4.6

现在您拥有培养箱内温度和湿度的值。此处操作员需要输入他/她想要的温度和湿度值，操作员可以借助设备上的输入按钮进行操作，操作员应按住SET BUTTON直到我们有“SET NEW TEMP”，如图4.7所示。

图4.7

设定所需温度后，将出现“SET NEW HUMIDITY”，如图4.8所示。

图4.8

将湿度设置为所需湿度后，按下设置按钮即可实现设备。设计用于婴儿培养箱的温度监测的系统在虚拟模型上成功地工作。然而，该系统尚未在实际培养箱中进行测试。

4.3讨论

该器件非常易于操作，因为微控制器完成了设计中的大部分工作。我将详细讨论设备的设计，设备的运行方式以及设备的功能。

将湿度设置为所需湿度后，按下设置按钮即可实现设备。

设计用于婴儿培养箱的温度监测的系统在虚拟模型上成功地工作。

然而，该系统尚未在实际培养箱中进行测试。

4.3讨论该器件非常易于操作，因为微控制器完成了设计中的大部分工作。

我将详细讨论设备的设计，设备的运行方式以及设备的功能。

4.3.1基于设备操作

微控制器用于婴儿培养箱的温度和湿度传感器。

基本上没有写任何东西我们应该能够理解设备是如何工作的。

我将简要解释设备如何执行其功能。

一旦设备开启，如图4.2所示，当传感器检测到当时环境中的温度和湿度时，操作员需要设置温度和湿度的新值，如图4.7和图4.8所示 分别。

一旦设定了温度和湿度，微控制器启动它的主要功能，它首先检查房间的温度是否符合新的设定温度和湿度。

一旦房间的温度降低，这意味着湿度更高，微控制器打开继电器开关并打开加热器电源，并加热环境直到达到设定的温度和湿度，然后加热器关闭，就像 图4.2详细解释。

将湿度设置为所需湿度后，按下设置按钮即可实现设备。

设计用于婴儿培养箱的温度监测的系统在虚拟模型上成功地工作。

然而，该系统尚未在实际培养箱中进行测试。

4.3讨论该器件非常易于操作，因为微控制器完成了设计中的大部分工作。

我将详细讨论设备的设计，设备的运行方式以及设备的功能。

4.3.1基于设备操作的微控制器用于婴儿培养箱的温度和湿度传感器。

基本上没有写任何东西我们应该能够理解设备是如何工作的。

我将简要解释设备如何执行其功能。

一旦设备开启，如图4.2所示，当传感器检测到当时环境中的温度和湿度时，操作员需要设置温度和湿度的新值，如图4.7和图4.8所示 分别。

一旦设定了温度和湿度，微控制器启动它的主要功能，它首先检查房间的温度是否符合新的设定温度和湿度。

一旦房间的温度降低，这意味着湿度更高，微控制器打开继电器开关并打开加热器电源，并加热环境直到达到设定的温度和湿度，然后加热器关闭，就像 图4.2详细解释。

4.3.2应用领域

基本上，设备的设计和开发是为了使用婴儿培养箱内的微控制器监测和控制温度和湿度。

该设备还可用于办公室，家庭和医院，温度对于增长和维持生命至关重要。

4.3.3婴儿培养箱的经济重要性

基于微控制器的温度和湿度传感器和婴儿培养箱的好处在于，当温度（不）有利于培养箱中婴儿的生长时，该设备有助于监测：其中：家庭管理 洞察力：还有一些事情要说明，因为你能够深入了解婴儿对环境的反应。

（Smart，2017）。

救生：该装置还提供均匀的气流和湿度，也可以控制到所需的水平。

不再浪费钱给主管来监控他们的福利（福利，2017）。

解决健康问题：出生时，由于传导，对流，辐射和水分蒸发造成的热量损失，婴儿的核心和皮肤温度往往会显着下降。

新生儿长时间的冷应激可导致缺氧，低血糖，代谢性酸中毒和糖原储存的快速消耗（WHO，2011）。

将湿度设置为所需湿度后，按下设置按钮即可实现设备。

设计用于婴儿培养箱的温度监测的系统在虚拟模型上成功地工作。

然而，该系统尚未在实际培养箱中进行测试。

4.3讨论该器件非常易于操作，因为微控制器完成了设计中的大部分工作。

我将详细讨论设备的设计，设备的运行方式以及设备的功能。

4.3.1基于设备操作的微控制器用于婴儿培养箱的温度和湿度传感器。

基本上没有写任何东西我们应该能够理解设备是如何工作的。

我将简要解释设备如何执行其功能。

一旦设备开启，如图4.2所示，当传感器检测到当时环境中的温度和湿度时，操作员需要设置温度和湿度的新值，如图4.7和图4.8所示 分别。

一旦设定了温度和湿度，微控制器启动它的主要功能，它首先检查房间的温度是否符合新的设定温度和湿度。

一旦房间的温度降低，这意味着湿度更高，微控制器打开继电器开关并打开加热器电源，并加热环境直到达到设定的温度和湿度，然后加热器关闭，就像 图4.2详细解释。

4.3.2应用领域基本上，设备的设计和开发是为了使用婴儿培养箱内的微控制器监测和控制温度和湿度。

该设备还可用于办公室，家庭和医院，温度对于增长和维持生命至关重要。

4.3.3婴儿培养箱的经济重要性基于微控制器的温度和湿度传感器和婴儿培养箱的好处在于，当温度（不）有利于培养箱中婴儿的生长时，该设备有助于监测：其中：家庭管理 洞察力：还有一些事情要说明，因为你能够深入了解婴儿对环境的反应。

（Smart，2017）。

救生：该装置还提供均匀的气流和湿度，也可以控制到所需的水平。

不再浪费钱给主管来监控他们的福利（福利，2017）。

解决健康问题：出生时，由于传导，对流，辐射和水分蒸发造成的热量损失，婴儿的核心和皮肤温度往往会显着下降。

新生儿长时间的冷应激可导致缺氧，低血糖，代谢性酸中毒和糖原储存的快速消耗（WHO，2011）。

5.0结论

这项工作的目标是通过为婴儿培养箱开发基于微控制器的湿度和温度控制器来实现的。

下文讨论了工作在改进方面的一些未来方面;

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