廖文涛
（四川省中西医结合医院，成都610041）
0引言
压力蒸汽灭菌器是医院的常用医疗设备，该设备在密闭的腔体内用电加热水，产生蒸汽，再利用蒸汽在冷凝时放出的热量，使待灭菌的物品加热，最后经过一段时间的保温从而实现灭菌的目标。根据我国医药行业标准《手提式压力蒸汽灭菌器（YY0504-2005）》[1]，灭菌器的额定工作温度为126℃，最大加热时间不超过30min，工作模式为连续加热。灭菌器的顶盖上有自动放汽阀，当内部压力达到自动放气阀的额定压力时，灭菌器依靠安全阀间歇性放汽来实现恒压和恒温。根据上述行业标准生产的电热式压力蒸汽灭菌器，需要使用者通过机械开关手工操作，往往需要专人值守。另一方面，理想的医用灭菌器，需要针对不同的消毒对象设置不同的灭菌温度[2]，如橡胶制品的可承受温度比金属物品可承受的温度低。 为了克服上述缺点，近年来医疗科技工作者对传统的压力蒸汽灭菌器进行了改进，用51系列单片机给压力蒸汽灭菌器增加了控制电路[3]，可以采用按键来控制设备的运行参数，可以在字符液晶显示器上显示运行状态，确保压力蒸汽灭菌器可以在无人值守的条件下安全工作。
随着科学技术的发展，触摸屏技术在近10多年的时间，已经成了最为人们所接受的计算机输入和显示方式。本文将触摸屏结合ARM控制器（采用英国ARM公司CPU构架的处理器），做成具有友好的人机交互界面（Human
Machine Interface，HMI）的压力蒸汽灭菌器控制系统，通过对灭菌的主要工艺参数（温度和时间）的控制，可对不
同器械消毒的需求提供不同的灭菌过程。触摸屏操作方便，降低了对操作人员的培训要求，具有直观的应用体验。
1系统概述
在众多ARM控制器的生产商中，ST公司的STM32系列CPU是使用最为广泛的一种，原因之一是该公司的CPU 有丰富的参考资料，还有免费提供的图形化硬件配置工具STM32CubeMX[4]，免费提供的TouchGFX用户图形界面编辑器，兼容IAR、Keil等代码编辑工具，帮助开发人员显著地缩短了控制系统的开发周期。
本文的压力蒸汽灭菌器控制系统选用ARM Cortex-M7核心的STM32F769NIH6芯片作为CPU，使用分辨率为800×480的4in电容触摸屏（简称LCD-TFT）作为人机界面。触摸屏通过显示串行接口与CPU的
显示控制器（LCD-TFT Display Controller，LTDC）连接。使用CPU扩展的外接内存作为显示图形缓冲器。
2硬件设计
选用STM32F769NIH6芯片，主频为216MHz，具有32位的内部数据总线矩阵和丰富的外设资源，与本应用相关的资源如下：具有3个12bit精度的模拟量采样模块（Analog-to-Digital Converter，ADC），每个模块可采样8个通道，CPU总共可以实现采集24通道信号采样；具有159路通用IO口（General-Purpose Input and Output，GPIO）；具有LCD-TFT显示控制器（LTDC）；具有灵活的外部存储器控制器（Flexible external memory controller，FMC）；14个定时器。控制系统的硬件原理如图1所示。
摘要：使用带触摸屏人机界面的ARM控制系统对传统的压力蒸汽灭菌器进行了升级改造，使灭菌器具有友好的操作界面，扩展了灭菌器温度的设定范围，满足了医疗单位对不同医疗物品的消毒需求。新的控制系统的引入节约了灭菌器的水耗和电耗，减小了灭菌器工作时的噪声。
关键词：灭菌器；ARM控制器；触摸屏
中图分类号:TP273文献标志码:A文章编号：1002-2333（2021）02-0015-03 Design of Pressure Steam Sterilization Control System with Touch Screen and ARM Controller
LIAO Wentao
(Sichuan Integrative Medicine Hospital,Chengdu610041,China)
Abstract:The ARM control system with touch screen man-machine interface is used to upgrade the traditional pressure steam sterilizer,so that the sterilizer has a friendly operation interface and expands the temperature setting range of the sterilizer to meet the needs of medical treatment for disinfection of different medical items.The introduction of a new control system saves the water and power consumption of the sterilizer,and reduces the noise during the operation of the sterilizer.
Keywords:sterilizer;ARM controller;touch screen
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为了最大限度保持原有灭菌器的结构，本文选用3.3 V输入、220V输出的继电器模块作为驱动模块，使CPU能够驱动灭菌器。STM32F769NIH6芯片的GPIO口使用3.3 V电平标准，所以本文选用3.3V输入的继电器模块。把继电器串入原灭菌器的220V供电线路中；拆下原来的手动放汽阀，新制作一个螺纹转接头，转接头的一端连接到灭菌器壳体上，转接头的另外一端连接手动放汽阀，把温度传感器安装到转接头中。经过上述改造后，CPU通过GPIO 可以直接驱动继电器模块，实现对灭菌器的控制，通过继电器的开启和关断来实现对灭菌器间歇性加热，使灭菌器保持在设定的恒温状态。
3软件设计
控制系统软件分为3个部分：主程序、线程1、线程2。其中，主程序负责硬件的初始化，负责线程1和线程2的创建，还负责线程间通信用的消息队列的创建；线程1负责处理触摸屏人机界面，线程2负责处理后台控制逻辑。控制软件流程图如图2所示。
软件的设计过程，分别在3个开发工具中按顺序完成，简述如下：
tuner接口1）在硬件配置工具STM32CubeMX中，根据配置向导完成显示屏的LTDC显示控制器的设置，完成FMC外置内存控制器的设置，完成连接继电器的GPIO口的配置，完成ADC温度采集的配置、计时周期为1s的定时器的设置。在STM32CubeMX中还要完成嵌入式实时操作系统的设置，以在应用程序中开启多线程；新建2个线程，线程1负责处理触摸屏人机界面，线程2负责处理后台控制逻辑。2）用To
uchGFX图形界面编辑器制作出如图3所示的触摸屏界面。
3）在代码编辑器IAR workbench中，编辑修改上述两步所生成的程序代码，以实现图2所示的逻辑。用户界面中设定变量（温度和时间），包括“启动”和“停止”按钮的
动作，在屏幕刷新的过程中，由线程1通过消息队列传递给线程2；线程2每秒采集一次当前的温度并计算一次累加保温时间，将当前温度和剩余时间通过消息队列传递给线程1，线程1再将收到的值显示在屏幕上。
系统加电后，当用户按下“启动”按键时开始循环工作，直到累计保温时间达到预定时间，或者按下“停止”按键。为了保证温度的采样有较高的精度，负责温度采集的
ADC采样模块采集10个值，再对10个值取平均值，作为最终的温度值。为了保证保温时间的累加有较高的精度，定时器以1s为周期持续定时，当1s计时结束后，产生中断，又开始新一轮的1s计时。定时器更新中断触发ADC温度如果灭菌器内的实际温度低于设定温度，那么CPU控制加热器开启，触摸屏下半部分实时显示当前设备内的实时温度和所剩余的保温时间。灭菌器按图2所示的控制逻辑工作，直到累计保温时间达到预定时间，或者按下“停止”键。
通过对控制系统升级后的压力蒸汽灭菌器的实际使用发现，触摸屏的使用提供了友好的人机界面，操
作更直观方便；控制器还大大提高了灭菌器温度控制的稳定性。由于温度和压力波动范围大大缩小，安全阀不再有持续的放汽现象，所以灭菌器对工作环境的噪声污染显著降低。
蜂巢芯5结语
热锻工艺使用带触摸屏人机界面的ARM控制系统对传统的压
图3触摸屏界面
（下转第19页）
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力蒸汽灭菌器进行了升级改造，使灭菌器具有友好的人机界面，同时扩展了灭菌器温度的设定范围，满足了医疗单位对不同医疗物品的消毒需求。而且，新的控制系统的引入，降低了灭菌器的水耗和电耗，减小了灭菌器工作时的噪声。电阻线
[参考文献]
[1]手提式压力蒸汽灭菌器:YY0504-2005[S].
[2]杨玲玲，黎杨梅，夏渊.基于ARM和HMI的脉动真空灭菌控制系
统的设计[J].现代电子技术,2014,37(22):95-97.[3]张珉，张俊钰.基于51单片机的压力蒸汽灭菌器控制器的研制
[J].医疗卫生装备,2013,34(5):3-40.
[4]杨百军.轻松玩转STM32Cube[M].北京：电子工业出版社,2017.
（编辑张立明）
作者简介：廖文涛（1976—），女，本科，主管西药师，从事医院药品管理和器械维护工作。
收稿日期：2020-07-22
移动教学资源库的构建，需要充分考虑到课程的受众。移动教学以学生为中心，对学生要求很高，需要课前预习老师所发课程资料，回答老师问题，形成预习报告，使任课教师掌握学生的学习情况，以 便随时调整课堂授课内容；课堂讨论及小组展示可让学生充分参与到课程中来，真正成为学习的主体，这也符合工程教育专业认证的要求；课后复习总结，有利于对知识点的吸收掌握；课程测试考核更趋高效多样，学生可以得到及时反馈，教师也可以及时追踪学生学习情况。学生的主动学习贯穿了学习的整个过程，因此可以说对学习者主动性要求非常高，并且需要借助智能手机、平板电脑等手持移动设备。考虑到学生的视力健康及自制力等问题，移动教学并不适合在小学等低年级中开展。
眼模移动教学需要学生自律，否则，丰富而多元的网络内容就会把学生抢走，在网上随便一逛，就会感叹时间都去哪儿了；且如果一味依赖移动教学，碎片化时间学习只能是浅尝辄止，无法系统而完整地掌握某门课的知识，也就很难灵活运用了。
碎片化学习是互联网时代带给我们获取知识途径的改变，在时间已经碎片化的大背景下，构建的移动教学资源库需要吸引人，但不管其形式如何，都只能是传统课堂教学的有益补充。
移动学习虽然可以轻松实现4A学习，但其需要学习者自主学习，且学习者所处环境可能存在某些干扰，因此能否使学习者真正接受到优质教育并且掌握课程内容还不得而知；移动教学资源需要通过移动设备呈现于学习者，以智能手机为代表的移动设备虽便捷，但屏幕相对较小，编辑能力有限，虽然无纸化学习可在一定程度上节省资源，但对于需要逻辑推理的课程挑战很大。移动教学的发展机遇与挑战并存，虽然有诸多限制与挑战，但无论如何信息化时代已来临，移动学习对教育将产生巨大影响，但前景广阔。
3.4符合教学模式的发展
传统课堂教学存在的种种弊端不再赘述，新兴的大型开放式网络课程MOOC（Massive Open Online
Courses），对学生自律要求非常高，因无先修课程要求，学生基础各异；完全开放的环境缺乏外推力，自律性差的学生难以完成课程等等，最终因各种原因坚持完成课程的
比例仅5%，教学质量堪忧，建立好移动教学资源库，可以轻松实现SPOC（Small Private Online Course）混合式教学模式，在理论教学中发布创作型课件，可以让学生依据自己实际情况随时随地学习自己需要反复学习的知识点，因此可以既融合MOOC教学的优点，使每个人都能享受到相应的教学资源，又能解决MOOC教育质量的问题，教师可随时掌握学生学习情况，并可适当调整进度。因此，借助SPOC环境建设的移动教学资源库，可把MOOC与传统课堂教学有效融合起来，既发扬了MOOC的优点，同时还能弥补传统课堂教学不足，亦被认为是适合未来教学发展的一种模式。
4结语
本文分析了当前教学资源库现状，指出基于网页版的教学资源库已趋于完善，但适合未来发展方向的基于移动端的教学资源库建设体系尚未形成，在当前互联网+和教育信息化的大背景下，基于客户端的速课堂不需单独安排其他APP，轻松实现教学与的整合，构建基于速课堂的移动教学资源
样本制作
库不仅降低了技术难度，而且可以让移动教学资源库开发者只专注于内容，还顺应互联网时代下学习者的学习习惯，并以作者任教多年的《液压传动》课程为例，给出了构建移动教学资源库的基本原则，通过把移动教学资源用于SPOC教学模式实现混合式教学，可以轻松实现4A学习，但其只能是传统课堂教学的有益补充，尚不能完全取代传统课堂教学。
[参考文献]
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[2]李铁.浅谈移动教学新资源的开发利用[J].课程教育研究,2016
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[4]吴岩.建设中国金课[R].2018-11-24.
[5]尹凝霞，张世亮，李伟洪，等.创新驱动发展背景下液压传动课
程教改探讨[J].大学教育，2018(8):88-90.
[6]湛玉婕，李春侠.电子商务专业移动教学资源平台实施方案设
计[J].商业现代化，2019(8):48-49.
[7]佚名.速课堂：最轻便的移动教学平台[EB/OL].www.sohu.
com/a/245526899_642163[2018-08-06].（编辑马忠臣）
作者简介：尹凝霞（1975—），女，博士，副教授，硕士生导师，主要从事先进制造技术及液压方面的教学与科研工作。
收稿日期：2020-07-27
（上接第16页）
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