基于STM32单片机的负压隔离舱控制系统电路设计开题报告

一、国内研究现状

目前，负压隔离舱的研究颇多，主要有以下。

2015 年，军事医学科学院卫生装备研究所设计了国内第一台负压隔离舱，该舱利用高低档的方式控制排气风扇，舱体和支架利用PVC防水布和不锈钢制作。但是舱体过大，质量过重，携带极其不方便，并且由于采用了高低档的排气方式，无法做到动态精准的调节舱体内的压强，也不能实现实时监控舱体的压强变化。所以无法实现方便使用和可靠的安全保障。

2017年，卫生装备研究所又研发了另一种便携式隔离舱，采用充气式易于组装和转运，充气式带来了对舱体内病人观察不方便，并且不利于对病人操作，同时结构限制特别容易损坏。

最近由山东博科研发的便携式负压隔离舱，兼顾了方便使用和快速建立负压环境，但是不能设计调节舱内压差，并且在外界环境变化时如颠簸、晃动等不能实现动态调控。

最近由于新冠肺炎的影响，对负压隔离舱的关注也得到了提高，但是我国转运疑似传染病、确诊为传染病患者的负压隔离舱产品绝大部分是从国外引进的。与国外产品相比国内负压舱操作起来较为繁琐，且在转运过程中负压隔离舱的安全性得不到保障，舒适性较差，设备的工艺工序水平与国外产品也存在较大的差距。

二、国外研究现状

发达国家对负压隔离舱的研发一直比较领先。比如，以美国 TU-740M 负压隔离为代表，此类负压舱具有很高安全性能，功能也特别全面，易于操作，但是同样也带来了体积大，重量重的缺点。再如，以日本 SOITACH 公司的 M1-LTL 负压隔离转运舱为代表，就实现了体积小，重量小，方便组装，方便携带转运的优点，但是也是无法实现动态调节和功能相对单一。

本^范文主要目的是能够继承国内外产品的一些优点，例如体积小，重量小，方便组装，方便携带转运，安全性高。并且能最大限度的增加负压隔离舱的功能性，简化负压隔离舱的操作步骤，始终保证负压隔离舱的安全运行。

总之现有负压隔离舱逐渐趋向于安全性、智能化、低能耗、低噪音、易携带等方向发展。具体表现为以下方面： 

（1）安全性 

负压隔离舱设计的初衷就是为了转移传染病患者，确保在转运过程中不发生二次感染事件，保护医护人员的安全，所以安全性必然是负压隔离舱最先考虑的问题。 通过研究表明，患者的心率、血氧饱和度、体温等指标在舱内压差-30Pa（±3Pa）时，不会使患者感到不适，也不会使舱体内受污染的空气被扩散出来，所以-30Pa的压差将是一个理想值保证了安全也兼顾了患者的舒适。

（2）智能化 

传统的负压隔离舱采用高低档控制的方法调节电机的转速，实现对负压舱的排风量大小的控制，从而可以有效保证负压隔离舱的气压值在安全压力范围内。虽然也能保证负隔离压舱的安全运行，但是当负压隔离舱在运送过程中，舱体体会出现颠簸等情况，此时传统的高低档控制方法无法及时作出响应，导致舱内压力出现不平稳的情况。除此之外，采用高低挡控制负压隔离舱的方法，往往会出现舱体内外压差过大的情况，舱内病人也会因为舱内二氧化碳含量上升从而感到不适。新型负压隔离舱着眼负压隔离舱内外压差的稳定控制，通过气压反馈的方法，不断对当前压力进行调节。最终使压力保持在目标压力值（-3Pa～+3Pa）。另外，负压隔离舱还具有压差显示、电量显示、低电量报警、排气流速、高压差和低压差报警的特点。 

（3）低能耗 

在转运传染病患者时，往往需要很长的时间，这就需要隔离舱有长达好几个小时的工作时间，所以必须要考虑鼓风机的动态控制，当压差到达安全值以后可以通过压力差传感器的反馈实时的调节鼓风机的转速，实现节能的效果。 

（4）低噪音 

研究表明，长时间在50dB以上的环境中，人就会出现烦躁情绪，同时也会伴随着生理各方面的反应。病人需要长时间在负压舱中转运，必须要考虑噪声的干扰，保证病人的舒适度，所以负压隔离舱在正常工作的情况下，声音应在 30dB 左右。 

（5）易携带 

负压隔离舱应具有成方便组装，质量轻，可折叠，体积小的特点，能够实现医护人员的快速使用和患者的大批运送。

B. ^范文提纲

摘要

引言

1.1负压隔离舱研究背景

1.2单片机的技术应用

1.3负压隔离舱国内外研究现状和趋势

二、负压隔离舱控制方案设计

2.1负压隔离舱基本构成和功能

2.2总体设计框图和控制方案

三、系统的硬件电路设计

3.1气压采集模块电路设计

3.2气体流量采集电路设计

3.3显示模块电路

3.4控制按键电路设计

3.5声光报警驱动电路设计

3.6排风系统驱动

   3.6.1鼓风机驱动电路

   3.6.2电压钳位器电路设计

   3.6.3排风系统闭环动态控制方案

3.7控制系统电源电路设计

   3.7.1一级电源DCDC电路

   3.7.2二级电源LDO电路

3.8 STM32主芯片最小系统电路

   3.8.1主控IC的内部结构

   3.8.2复位电路

   3.8.3时钟电路

四、系统软件整体设计方案

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