基于STC12C5A60S2单片机的中低频脉冲理疗仪的设计

基于51单片机的中频脉冲治疗仪 赵鹏飞 新疆维吾尔自治区          阿克苏技师学院机电技术系              843000 摘要 随着电疗科学理论研究的不断深入，中频脉冲电流治疗技术的潜力被迅速开发，中频治疗仪在大众医院和百姓家庭广泛应用。在研究、检测和对比数十款主流中低频治疗设备的基础上，我们集众家之长、另辟蹊径、极力优化，成功设计出了这台中低频脉冲治疗仪。下面是其设计思路和关键技术的说明。 关键词：单片机 中频治疗 设计 1中低频脉冲治疗技术 1.1中低频治疗法 中低频脉冲治疗全称为“低频调制中频脉冲治疗”，是将低频信号用中频电流信号进行调制，然后通过专用电极作用人身的特定部位，利用电流对细胞的刺激作用和热效应治疗疾病的方法（简称MMFE）。该方法是现代分子学、细胞学、神经学和传统中医学理论的深度融合，对颈椎病、腰椎病、骨性关节病、关节炎、肩关节周围炎、腰背肌筋膜炎、周围神经伤病、神经痛、胃肠张力低下、尿潴留、术后肠麻痹、术后粘连、瘢痕增生等疾病疗效明示，相比药物和手术疗法具有创伤小、费用低、副作用小、可靠性高等特点。 1.2中低频治疗仪现状 中频治疗仪是进行脉冲电流治疗的主要医疗设备，其核心功能是产生波形、频率和幅度可调的脉冲电流。目前市场上销售的中频治疗设备功能单一、技术陈旧、外形笨重，而且控制精确低、价格昂贵、人机交互性能较差。 针对以上不足，我们以更高的控制精度、更多的功能整合、更好的人机交互性能和更简捷的整体设计为突破点，精心选择、验证和优化每一个工作单元的结构，最终完成了整机的设计和性能测试。 2中低频脉冲治疗仪的设计 2.1系统整体架构设计 我们将系统整体设计划分为三个部分：系统硬件电路设计、单片机控制程序设计和产品外形结构设计。系统硬件结构设计和电路参数优化是前期设计工作的核心，经反复调整和优化最终确定的硬件电路结构示意图如下： 图1  中频治疗仪电路硬件结构示意图 2.2系统主要模块设计 2.2.1单片机模块 综合考虑系统I/O资源、软件资源、可靠性和经济性要求，选用STC12C5A60S2-DIP40型工业级单片机作为核心控制器，用外部12.0MHz晶振电路提供固定时钟，LM2596S-ADJ型DC/DC稳压电路提供高可靠5V电源，采用外部上电自动和手动强制双重复位电路，正确设置单片机I/O工作模式。 2.2.2 D/A转换模块 D/A转换模块的主要功能是将MCU输出的数字调制信号转换为模块波形。DAC0832LCN是较为常用的8位数模转换芯片，具有并行数据输入、双锁存缓冲、精度高、速度快等特点，配合集成运算放大电路对波形进行转换和调整。 2.2.3中频调制模块 用MC1496P模拟乘法器搭建双边调幅电路，将DA转换后的调制信号用中频方波进行调制，从而产生2～12.5KHz中频SSD调制信号。时域波形的包络由单片机数字调制信号确定，应用单片机进行数学数就可以产生任意调制波形。 2.2.4功率放大模块 经实验强度在15～90mA的中频脉冲电流对治疗比较适宜，TDA7297是非常成熟的一款集成功率放大IC,具有功率大、效率高、频带宽、信噪比和性价比高等优点。用TDA7297为核心芯片搭成功率放大模块，将SSD信号功率进行放大，并且使用数字电阻调节电路实现输出功率连续可调。 2.3单片机程序算法设计 2.3.1可调中频载波发生算法 中频载波是2～12KHz的方波信号，将单片定时器T1设置为1T/8位自动重装/定时/中断允许模式，这样调整T1的初值将中断脉冲从I/O输出，加之波形调整和放大电路就可以得到频率可调的中频脉冲信号，经推算定时器T1的初值和载波频率之间存在以下函数关系,中频信号频率调整分辨率为2.08Hz。 D_T1 = 0.48*f + 59056 (2.08格式

pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载