一种医用紫外线消毒器红外遥控系统的设计

林和文 中国人民解放军陆军第七十三集团军医院 （福建 厦门 361000）

内容提要： 目的：设计一种红外遥控系统，用于控制医用紫外线消毒器的运行状态。方法：红外遥控发射系统以AT89C2051为主控芯片，红外接收系统采用AT89S52为主控芯片，采用红外遥控编码原理和解码原理，通过红外遥控系统控制消毒器的运行状态。红外遥控发射系统主要由AT89C2051、行列式操作键盘、低功耗空闲方式控制电路、红外发射电路、电源等部分组成；红外接收系统主要由红外遥控接收电路、电源电路、报警电路、运行指示电路、复位电路、晶振电路等。结果：经过临床测试，本系统能够远距离控制医用紫外线消毒器，避免医务人员在使用过程中被紫外线损伤。结论：该系统可以减少医务人员的操作风险，对于保护医务人员的操作环境，具有较大的临床意义。

医院消毒灭菌是控制和降低医院感染的必要手段，是确保医疗安全的重要环节，特别是新型冠状病毒的出现，更加说明消毒灭菌的重要性[1]。现阶段医院消毒设备主要包括空气消毒机、灭菌灯、紫外线消毒器、床单位消毒机等，其中紫外线消毒器作为移动消毒设备，由于其价格便宜，使用方便，医院都有大量配备。但是紫外线消毒器在消毒的同时，由于很多紫外线消毒器采用常见的拨动开关，医务人员在使用开机时，紫外线消毒器马上产生紫外线，医务人员不可避免的会近距离接触紫外线，这些情况可能造成人体皮肤的损伤和眼睛的损害，比如皮肤红肿、皮疹；眼睛结膜炎、角膜炎、红肿、疼痛流量等[2]。本项目设计一种紫外线消毒器红外遥控系统，接在紫外线消毒器的电源控制部分，通过红外遥控系统实现远距离的控制紫外线消毒器的运行状态，保证医务人员减少近距离的接触紫外线[3]。

1.资料与方法

1.1 硬件设计

本系统采用的红外遥控发射系统主芯片为AT89C2051，红外接收系统采用的主控制芯片为AT89S52，红外接收器为HS0038。红外遥控发射系统主要由AT89C2051、行列式操作键盘、低功耗空闲方式控制电路、红外发射电路、电源等部分组成；红外接收系统主要由红外遥控接收电路、电源电路、报警电路、运行指示电路、复位电路、晶振电路等[3]。其硬件电路框图如图1和图2所示。

图1. 红外遥控发射系统硬件框图

图2. 红外遥控接收系统硬件框图

图3. 红外线发射电路

图4. 红外线接收电路

1.1.1 红外线发射电路设计

本系统采用的红外线发射电路的主芯片为AT89C2051，其定时器调制成38.5kHz的红外线载波信号，由端口P3.5输出，再经过Q2三极管放大信号，由红外发射管D2发出红外线。其电路图如图3所示，XTAL1脚和XTAL2脚连接C2、C3和晶振Y1作为晶振电路；C1和R2连接+3V电压作为复位电路；三极管Q1通过电阻R3连接P3.0脚，再通过运行指示灯D1，组成运行指示电路；按键S1～S5以及相应的二极管D3～D8，组成按键电路[4]。

1.1.2 红外线接收电路设计

本系统采用的红外线接收器为HS0038，其主要功能是用于接收红外发射电路发出的红外信号。HS0038的接收频率为38kHz，接收到信号时，其3脚输出低电平，接收不到信号时，其3脚输出高电平[5]。该红外线接收电路的供电电压为+3V，通过电阻R1连接1脚，通过R2连接2脚，其电路图如图4所示。

图5. 红外遥控编码程序框图

1.2 软件设计

本系统的红外遥控编码原理采用脉宽调制的串行码，定义以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。“0”和“1”组成的42位二进制码经38kHz的载频进行二次调制后提高发射效率，从而达到降低电源功耗的目的[6]。

本系统的红外遥控发射系统按下控制键，对应的红外编码信号指令调制在38kHz的载波上，经红外发生器的红外发光二极管波长为940nm的红外光发射出去，红外线接收系统的红外接收器接收信号后，把红外信号转变成电信号，经放大、解调、滤波后，输出主控制芯片AT89S52，AT89S52对此编码信号进行判断、识别，进而控制设备的运行状态[7]。其红外遥控编码程序框图如图5所示。

本系统主程序首先进行初始化，然后进行按键扫描子程序，接着一直处于判断是否接收红外信号，当红外接收系统接收到红外信号时，数码管显示接收状态，并判断红外遥控系统是否异常，如果没有出现异常，红外紫外线就处于运行状态；如果出现异常，进入报警子程序，提示医务人员系统运行出错。其主程序框图如图6所示。

图6. 红外遥控系统主程序框图

2.临床测试结果

紫外线消毒器红外遥控系统主要运用于紫外线消毒器运行状态的控制。在临床运用中，先把红外遥控接收系统安装在紫外线消毒器的电源输入上，医务人员就可以通过红外遥控发射系统进行远距离控制紫外线消毒器的运行状态[7]。本系统通过32台紫外线消毒器的运用过程中，可以实现红外遥控功能，医务人员避免近距离接触紫外线[8,9]。

3.小结

紫外线消毒器作为常见的消毒设备，在医院的空气消毒中被广泛的使用。本系统针对现阶段一些紫外线消毒器只能采用近距离的拨动开关控制，设计一种红外遥控系统，可以实现远距离的控制消毒器的运行状态，减少医务人员被紫外线损伤的隐患。本系统使用简便，操作简单，保证医务人员的操作环境，减少医务人员的医疗风险，具有较大的意义[10]。