摘要：微量注射泵廣泛應用于臨床醫療和生命科學研究中。旨在開發一套性能優越的自動化送液系統，要求系統具有精度高，能同時聯動控制多臺注射泵進行加減速注射，且計算機實時控制的特點。使用Microsoft Visual C++6．0開發工具設計一款上位機監控軟件，以實現自動化處理。硬件采用ARM+FPGA的組合，充分發揮FPGA優越的邏輯時序功能和并行處理的優點。步進電機驅動器的高細分提高了注射精度，應用多個傳感器對注射狀態進行檢測，成功實現了智能精密注射和對注射器的保護。
關鍵詞：微量注射泵；步進電機；ARM；FPGA；傳感器

0 引言
微量注射泵是臨床醫療和生命科學研究中經常使用的一種長時間進行微量注射的儀器，這種儀器主要應用于動靜脈輸液，輸血和精密化學實驗?，F今國內外微量注射泵的主要問題是精度不高，而且一般只實現單通道勻速注射。而有些場合如食品檢測色譜分析中往往要求勻變速注射試劑。因此設計勻加速或勻減速注射泵，并且聯動控制多臺注射泵，實現人機對話數據處理是非常有必要的。

1 系統概述
如圖1所以，系統可以分為計算機軟件控制模塊、主控制芯片模塊、步進電機驅動模塊、傳感器模塊等4個模塊。

計算機通過RS 232串口與主控制芯片模塊連接，通過自主設計的監控軟件，可以實時監控和管理注射泵的工作狀態，運行后可以實現全自動化處理。主控制芯片模塊由ARM和FPGA以及外圍電路組成，FPGA產生步進電機所需要的電脈沖信號，傳送給驅動器模塊，驅動器模塊里的脈沖分配器把電脈沖信號按規定的方式分配給電機各相勵磁繞組，從而帶動步進電機轉子運轉。與此同時安裝在電機軸上的增量式旋轉編碼器和壓力傳感器實時監控電機的實際工作情況，由于FPGA具有硬件實時處理的特點，傳感器的數據會同步傳給FPGA，當旋轉編碼器已經停止編碼，而FPGA在發送脈沖信號，則會馬上停止電機運轉并蜂鳴報警，進入堵轉狀態；在壓力傳感器測得壓力超過最大限壓時，也會馬上停止電機工作，且計算機提示和蜂鳴報警。

2 硬件設計
2．1 主控制芯片模塊
如圖2所示，主控模塊采用ARM和FPGA相結合的方式。ARM嵌入式處理器主要負責人機接口和對外通信并對總的進程進行管理，FPGA實現并行控制多路步進電機和對傳感器的實時處理。其外圍電路包括：液晶模塊、鍵盤輸入模塊、電源模塊、RS 232接口轉換模塊、報警模塊。

ARM采用意法半導體(ST)公司推出的基于ARMCorrex M3內核的STM32F103處理器。它集32位RISC處理器，低功耗、高性能模擬技術、高速DMA通道及豐富的片內外設、JTAG仿真調試于一體。在性能上，CorrexM3內核采用ARM V7體系結構，指令速度可接近80 MIPS，具有強大的數據處理能力和運算能力。