双水平家用呼吸机属于睡眠呼吸机范畴,兼具单水平全自动压力模式和双水平压力模式,既可用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAHS)等睡眠呼吸疾病,也可用于各种原因导致的呼吸衰竭、呼吸支持治疗,是目前使用舒适度最高的家用呼吸机类型。双水平家用呼吸机的先进核心技术被国外主流公司垄断,国内相关研究起步较晚且技术研究不够深入,较国外高端产品差距明显。因此,本文深入学习双水平家用呼吸机技术要求和行业规范,选用性能卓越的新型嵌入式微控制器,设计了一款基于新型嵌入式微控制器的双水平家用呼吸机。本文简述了当前双水平家用呼吸机的研究现状和基本理论,分析课题研究的要点和创新点所在,并对双水平家用呼吸机的工作模式和基本原理做简要介绍。本文研究的双水平家用呼吸机以基于Cortex-M7内核的微控制器STM32F779IIT6为控制核心,搭配各功能模块完成硬件系统的搭建,并基于实时操作系统μC/OS-Ⅲ完成整体软件设计,实现双水平家用呼吸机具体功能。本课题研究过程中充分挖掘新型微控制器内部潜能。本文依托新型微控制器丰富的外设资源搭建安全可靠的硬件系统,依托新型微控制器强大的运算处理能力研究并实现双水平家用呼吸机各工作模式,设计并完成高实时性、高准确性的呼吸控制算法,依托新型微控制器提供的HAL库和图形化配置软件STM32CubeMX规范开发过程,大大提高课题研究效率。本文实现了安全可靠的双水平家用呼吸机硬件系统。将家用呼吸机硬件系统划分为三部分,在电源驱动部分搭建电源电路和电机驱动电路,为家用呼吸机供能并完成电机驱动。在主机控制部分完成微控制器和其他重要功能模块的连接,由微控制器统筹各功能模块实现具体功能。在湿化器控制部分设计湿化器测温加热电路和水位指示灯控制电路,实现湿化器水温测试和加热功能。本文深入研究了双水平家用呼吸机核心控制算法和各工作模式特点,讲解了诸多核心算法的软件设计流程,并介绍了各工作模式的实现步骤。本文首先讲解了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ相关特点及移植过程,接着讲解各功能模块在操作系统中的软件设计方案。本文使用积分分离PID控制算法控制电机运行,实现双水平家用呼吸机定压控制。本文采用对呼吸动作分阶段检测处理的方法,实现了快速准确的双水平家用呼吸机呼吸触发算法,并且在各呼吸阶段完成了呼吸参数的准确计算。本文通过划分报警等级,设计了一套带有优先级区分的监测报警系统,实现了家用呼吸机工作过程中各类事件报警,可确保呼吸机稳定安全地运行。本文设计并维护一个循环队列,实现了呼吸事件的记录和读取。本文基于ASL5000型主动模拟肺搭建了研究测试平台,用于课题研究过程中的开发和测试。本文通过研究测试平台对课题研究成果进行了详细测试,测试结果表明课题研究的双水平家用呼吸机有压力控制稳定、呼吸参数误差小、呼吸触发准确等特点,具备较高的实用性。