理疗仪的研究与设计

-理疗仪的研究与设计摘要本文介绍了一种新型智能理疗仪的设计。外形结构上参考面部反射区和经络穴位挂图，打破传统的一体化模式，改为左右两半独立设计，同时结合了人体工程学设计理念，两半中间增加支撑气囊，通过控制气压实现两半贴合面部的更佳目的，完成结构上的创新性设计。结构上分四个部分：外形支架、硅胶体滑动气膜、穴位点按摩气囊、中间支撑气囊。多达15种理疗方式：震动按摩、穴位定点按摩、硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）、红外加热理疗、前四种方式的任意组合模式。控制器的设计绿色节能化，控制方式人性化、智能化、无线化；主要由包括：主控制中心、人机交互系统（包括形状触摸控制、触屏控制）、电机驱动模块、红外理疗模块（先进的驱动电路，增强电磁理疗功能）、音乐播放模块。通过先进的外形结构、智能的控制电路、合理的理疗算法三者的有机结合实现理疗仪理疗的智能化、理疗效果的最佳化的目的。关键词：理疗仪；理疗；节能化；气囊；触屏；形状触摸；红外理疗。-i-AbstractThispaperintroducesanewintelligenteyeprotectiondevicedesign.Shapestructurereferencefacialreflexzonesandwallchartsmeridianpointstobreakthetraditionalintegrationmodel,toabouttwosemi-independentdesign,combinedwithanergonomicdesign,twohalfwaythroughincreasedsupportairbags,bycontrollingtheairpressuretoachievetwosemibetterfitthepurposeoftheface,completeinnovativedesignstructure.Structurallydividedintofourparts:shapebracket,slidingsiliconegasfilm,acupuncturepointmassageairbags,airbagintermediatesupport.Upto15kindsoftreatmentsways:vibrationmassage,acupuncturepointmassage,siliconebodyslidingmassage(imitatingfingersliding),infraredheattherapy,beforeanycombinationoffour-waymode.Thedesignofgreenenergysavingcontroller,controlhumane,intelligent,wirelesstechnology;mainlybyincluding:amaincontrolcenter,interactivesystem(includingtheshapetouchcontrol,touchscreencontrol,voicecontrol),motordrivemodule,infraredtherapymodule(advanceddrivecircuit,enhancedelectromagnetictherapyfunction),amusicplayermodule.Shapestructurethroughadvancedintelligentcontrolcircuit,areasonabletherapeuticalgorithmtoachievethecombinationofthethreetreatmentsintelligenteyeprotectiondevice,thepurposeofoptimizingthetherapeuticeffect.Keywords:eyeprotectiondevice;physiotherapy;energyconservation;airbags;touch;theshapeoftouch;infraredtherapy;-ii-目录前言.3第1章绪论.4第1.1节国内外研究现状.4第1.2节本课题的目的意义.4第1.3节本课题的主要内容.4第1.4节本课题的创新特色概述.5第2章硬件设计.7第2.1节外形支架设计.7第2.2节按摩气膜的设计.8第2.3节控制电路设计.9第2.4节电源模块.9第2.5节主控制器.10第2.6节电机驱动模块.10第2.7节触摸模块.11第2.8节辅助加热理疗模块.11第2.9节其它模块.13第3章软件设计.14第3.1节系统软件总体设计.14第3.2节穴位按摩控制（电机控制1）.14第3.3节震动按摩控制（电机控制2）.15第3.4节红外理疗控制.15第4章系统电路测试.16第4.1节电源电路.16第4.2节电机驱动电路.16总结.18参考文献.19致谢.20附录.22附录1：实物照片说明.22附录2：部分源程序.22第0页前言理疗仪又名眼护士，是电脑根据眼部的高低轮廓与不同的穴位分布精心设计而成，它对频繁、过度用眼的人群有很好的保健疗效。但是，目前市场上的理疗仪性能单一，操作不便，适应性差(因为人的眼睛穴位位置繁杂多样)，无穴位定位功能，这样的方式已然陈旧，并且非常不科学。因此，迫切需要开发智能化、人性化、多样化眼保健仪。本课题在结构上、硬件电路上、控制算法上提出新的系统方案，结合自身体验，在兼顾提升性能和降低功耗的前提下完成控制器的实物设计，外形结构通过3D打印技术完成实物加工。外形结构上参考面部反射区和经络穴位挂图，打破传统的一体化模式，改为左右两半独立设计，同时结合了人体工程学设计理念，两半中间增加支撑气囊，通过控制气压实现两半贴合面部的更佳目的，完成外形结构上的创新性设计。结构上分四个部分：外形支架、硅胶体滑动气膜、穴位点按摩气囊、中间支撑气囊。多达15种理疗方式：震动按摩、穴位定点按摩、硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）、红外加热理疗、前四种方式的任意组合模式。控制器的设计绿色节能化，控制方式人性化、智能化、无线化；主要由包括：主控制中心、人机交互系统（包括形状触摸控制、触屏控制、语音控制）、电机驱动模块、红外理疗模块（先进的驱动电路，增强电磁理疗功能）、音乐播放模块。通过先进的外形结构、智能的控制电路、合理的理疗算法三者的有机结合实现理疗仪理疗的智能化、理疗效果的最佳化的目的。全文共分为5章。主要内容有绪论、硬件设计、软件设计、系统电路测试、模块的设计与实现等。第一章绪论。第二章硬件设计，主要有外形支架设计、按摩气膜的设计、控制电路设计、电源模块、主控制器、电机驱动模块、触摸模块、辅助加热理疗模块、其它模块等第三章软件设计,主要有系统软件总体设计、穴位按摩控制（电机控制1）、震动按摩控制（电机控制2）、红外理疗控制第四章系统电路测试，主要有电源电路、电机驱动电路。第五章模块的设计与实现。第1页第1章绪论第1.1节国内外研究现状理疗仪又名眼护士，是电脑根据眼部的高低轮廓与不同的穴位分布精心设计而成，它对频繁、过度用眼的人群有很好的保健疗效。但是，目前市场上的理疗仪性能单一，操作不便，适应性差(因为人的眼睛穴位位置繁杂多样)，无穴位定位功能，这样的方式已然陈旧，并且非常不科学。因此，迫切需要开发智能化、人性化、多样化眼保健仪。国内目前市场的理疗仪存在诸多不足：1功能较少，大多数只能实现单一的按摩功能；2携带不便，大部分为有线按键控制；3一体化结构，适应性差，眼部的穴位定位不准确；4用于理疗的红外强度单一、电磁强度微弱，安全性也相对不高。总体按摩效果不理想。第1.2节本课题的目的意义1.2.1.多种理疗方式可以通过多达15种理疗方式如震动按摩、穴位定点按摩、硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）、红外加热理疗等更好的实现所需要的理疗效果。1.2.2.多模式控制方式通过多模式控制方式如声音控制器、无线控制器、触摸控制器（根据特殊形状）等可以实现更好的控制效果，更方便操作控制。1.2.3.外形结构外形结构上更合乎人脸部曲线，结构更合理科学具有一定的创新意义，视觉效果更为美观，使用效果更为舒适。在理疗仪设备支持情况下，增加眼廓穴位定位功能，实现更好疗效。1.2.4.控制器的设计控制器的设计绿色节能化，控制方式人性化、智能化、无线化；主要由包括：主控制中心、人机交互系统（包括形状触摸控制、触屏控制、语音控制）、电机驱动模块、红外理疗模块（先进的驱动电路，增强电磁理疗功能）、音乐播放模块。第1.3节本课题的主要内容1.3.1.多种理疗方式理疗方式主要有如下几种：震动按摩穴位定点按摩硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）第2页红外加热理疗1.3.2.外形结构上外形结构主要包括：外形支架硅胶体滑动气膜穴位点按摩气囊中间支撑气囊1.3.3.硬件电路硬件设计，主要有外形支架设计、按摩气膜的设计、控制电路设计。系统有如下几个模块组成：电源模块主控制器电机驱动模块触摸模块辅助加热理疗模块其它模块1.3.4.软件设计软件设计,主要有系统软件总体设计、穴位按摩控制（电机控制1）、震动按摩控制（电机控制2）、红外理疗控制等。第1.4节本课题的创新特色概述1.4.1.穴位定位功能在理疗仪设备支持情况下，增加眼廓穴位定位功能，实现更好疗效。1.4.2.多模式控制方式多模式控制方式：声音控制器、无线控制器、触摸控制器（根据特殊形状）。1.4.3.外形结构外形结构上参考面部反射区和经络穴位挂图，打破传统的一体化模式，改为左右两半独立设计，同时结合了人体工程学设计理念，两半中间增加支撑气囊，通过控制气压实现两半贴合面部的更佳目的，完成外形结构上的创新性设计。结构上主要分四个部分：外形支架、硅胶体滑动气膜、穴位点按摩气囊、中间支撑气囊。1.4.4.多种理疗方式多达15种理疗方式：震动按摩、穴位定点按摩、硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）、红外加热理疗、前四种方式的任意组合模式。1.4.5.控制器的设计控制器的设计绿色节能化，控制方式人性化、智能化、无线化；主要由包括：主控第3页制中心、人机交互系统（包括形状触摸控制、触屏控制、语音控制）、电机驱动模块、红外理疗模块（先进的驱动电路，增强电磁理疗功能）、音乐播放模块。第4页第2章硬件设计本部分介绍了新型智能理疗仪的硬件设计。外形结构上参考面部反射区和经络穴位挂图，打破传统的一体化模式，改为左右两半独立设计，同时结合了人体工程学设计理念，两半中间增加支撑气囊，通过控制气压实现两半贴合面部的更佳目的，完成结构上的创新性设计。结构上分四个部分：外形支架、硅胶体滑动气膜、穴位点按摩气囊、中间支撑气囊。多达15种理疗方式：震动按摩、穴位定点按摩、硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）、红外加热理疗、前四种方式的任意组合模式。控制器的设计绿色节能化，控制方式人性化、智能化、无线化；主要由包括：主控制中心、人机交互系统（包括形状触摸控制、触屏控制、语音控制）、电机驱动模块、红外理疗模块（先进的驱动电路，增强电磁理疗功能）、音乐播放模块。通过先进的外形结构、智能的控制电路、合理的理疗算法三者的有机结合实现理疗仪理疗的智能化、理疗效果的最佳化的目的。第2.1节外形支架设计外型结构结合人体工程学、面部特征进行合理化设计，使眼部产不生压迫感1。设计图如图2-1。a支架设计图b采用3D打印技术的实物图图2-1理疗仪的形状稍微凸起，内部用于安装功能模块。外部使用一定厚度的高级棉垫包裹，缓冲外形结构的不平整带来的不适感，而且能更好的与人体面部相结合。图2-1中点是转动支点，与另一半“配对”，点位置，两半均向内凹陷，中间安装气囊，通过气囊扩张与收缩实现两半合拢与张开，达到贴合面孔的目的，最终实现适用不同面部的目的，点位置用于安装理疗装置按摩眼部下方穴位，点是内部栅格，用于安装气动按第5页摩装置、辅助理疗装置、电子震动按摩装置等，从而实现眼部周边按摩的目的；点虚线位置，用于安装太阳穴按摩装置，这样做的目的是在按摩眼睛的同时，适当同时按摩太阳穴，当然这部分功能将设计成可选择方式，需要时开启，不需要时关闭；点位置设计的长度适中，将“嵌入”耳机卡槽，用于播放音乐。眼睛是心灵的窗户，诚然，在这信息化、网络化时代，人们越来越多靠眼睛浏览电脑、手机、PDA等获取各种信息，必然会引起眼睛疲劳、身体的疲劳，本课题基于眼部按摩的同时，按摩太阳穴、播放轻松高保真音乐，达到放松身体，解除疲劳的目的。系统控制方式多样化设计，不需要特意携带控制手柄，现今3D打印技术趋于成熟，外形加工成本低，尺寸可以适当更小、更合理，低功耗设计、整体上非常轻便、利于携带1。第2.2节按摩气膜的设计本设计参考面部反射区和经络穴位挂图，同时结合了人体工程学设计理念设计了理疗仪的外形结构；对于穴位的按摩，采用气动机构来代替机械机构。优点：1结构设计简单，工艺成本低；2气动机构比机械机构更轻便、安全性高，更节省空间，使用者负担更小，此外气动装置是“曲面”按摩穴位，对面部的贴合度更好和对穴位按摩的精准度更高，具体如图2-2所示。图2-2按摩气膜设计图气膜的按摩功能，一方面可以进行基于穴位的定点按摩；另一方面也可以进行整体按摩；当然这两者也可以同时进行。整体按摩可以舒缓使用者的面部（包括眼部）疲劳，定点按摩对面部多处穴位进行局部刺激，舒缓眼部深层次肌肉，及经脉的疲劳、僵硬（诱发近视的深层次原因），促进内部肌肉的舒展，静脉的通达，保护使用者的视力。整张气膜的尺寸参照理疗仪外壳结构来设计，覆盖面部重要穴位：攒竹穴、晴明穴、四白穴，太阳穴（这四个穴位为国家推荐眼保健操按摩穴位）、上明穴、鱼腰穴、承泣穴，及丝竹空等穴位。定点按摩方式是通过在设计好的穴位点上设置小型的球形气囊，所有小气囊设置在靠近面部这一层气动膜上，小气囊之间通过气动橡胶管路连接。根据穴位的分布密集程度及分布位置设计出三条外部供气管路，每条供气管路负责向其附近的多个穴位点供气，第6页且三条管路的相同可以保持所有穴位点气压相通及稳定，实现定点按摩的目的，同时使用户在使用安全上得到保证。第2.3节控制电路设计主控电路由按键模块、蓝牙模块、触屏模块、红外理疗模块（电磁理疗）、气动控制模块、电源模块、电机驱动模块、语音模块、音乐播放模块、压力检测模块组成。其中，按键模块并非一般的单触按键，而是立体形状按键，原因是在理疗过程中，无法“看到”控制电路，因此，可以通过触摸不同形状按键，完成理疗过程中的功能设置。处理器选用低功耗的C8051系列单片机系列，实现理疗功能多样化，操作人性化、智能化。完整系统框图如图2-3。图2-3主控制器与外部模块关系图由于系统复杂、功能模块较多，本课题主要介绍关键部分，即电源电路、辅助理疗模块、电机驱动模块、蓝牙模块，其它辅助模块本课题不作详细介绍。第2.4节电源模块采用外部供电与电池供电相结合的供电方式，可以任选。电源电路是整个系统的基础，低功耗设计，尽可能采用集成开关电源芯片；AC220V转DC18V采用质量好的开关电源实现，其它辅助电源主要采用LM2596系列电源芯片，转换效率达88%，若选用同步整流降压稳压芯片，效率更高，但电路相对复杂、成本也高2。系统中电机单独供电，光耦隔离控制；其它电路的电源地、信号地、数字地必须采用磁珠隔开，提高系统稳定性。这样设计的好处是，整个系统最高电压只有18V直流电，安全性较高。为了提高模拟量采样精度，处理器、模拟电路系统供电采用ASM1117线性稳压芯片供电。第7页470uFC210uFC4D1IN582410uHL210nFCVin1Vo2Gnd3FB4EN5U12KR23.KR1+3.V470uFC310uFC7D2IN582410uHL1Vin1Vo2Gnd3FB4EN5U2+5V+3.V电源电路+5V电源电路10uFC510uFC610uHL410uHL310uFC810uFC910uHL610uHL5+18V+18V图2-4电源模块设计电路图图2-4中R1选用1KK，R2、Vo计算公式如下：第2.5节主控制器处理器中，STC系列虽可通过PWM可实现D/A(数模转换)，精度不够，或者增加额外芯片，增加成本及设计复杂性，C8051系列内嵌资源丰富，本课题选用C8051F410，时钟频率为50MHz时，速度可达50MIPS，各I/O口可通过交叉开关实现复用功能，电路设计灵活方便，内带12位A/D(模数转换)，任意I/O口均可设置成A/D通道入口，最多24通道AD，2通道12位D/A；内部32KFlash，可作为E2ROM用，可保存临时数据实现断点保护；内嵌实时时钟，定时更准确；内部64字节电池后备RAM，对于携带设备的电路设计是非常方便的；2304字节内部数据RAM（256+2048），程序设计更加方便，无需外部扩展；其它详细功能本课题请参考数据手册。选用混合型控制器能够较好实现各控制功能，电路设计简单，硬件可靠性高、节约成本，节省PCB尺寸。第2.6节电机驱动模块电机驱动芯片采用L2916，该驱动芯片驱动电机电压范围为1045V；最大750mA的输出电流，并且电流可设的1/3和2/3模式，有过热保护，集成钳位二极管；内置防止低压误操作等保护功能，内部每个PWM控制器由一组电桥、一个外部检测电阻(R4或R2)、一个内部比较器和一个多谐振荡器组成，来独立检测和控制输出电流；总体驱动能力较强，可靠性非常高。这样，电机才能更好更稳定的运行，完成各种按摩动作，不抖动，提升按摩的效果。控制信号从MIN端输入，从MOUT端输出。该模块采用双桥式的驱动方式，通过逻辑电位的变换，可以控制电机的正转和反转，由于双桥驱动方式对电机控制上的特点，电机在正转和反转的相互变换中更加稳定快速，减小对电机的损伤，延长电机的寿命，也保证按摩仪的机械结构更加的稳定，不易出现故障。电机驱动模块设计电路图如图2-5。第8页OUT1A1OUT2A2E23SEN24B5GND67I028I19PH210VREF21C2VC13RC114VEF516I117GND189I020B1212B24UDN2916B0.1uFC12+12V4.7nFC94.7nFC8470PC1470PC1四线双极性电机驱动电路OUT1ABOUT2ABPH2I0I1I02I1+5V1KR81.2R91.2R101KR11KR256KR1456KR1310uFC73uHL10uFC13图2-5电机驱动模块设计电路图说明：图中“PH1”、“PH2”、“OUT1A”等字符表示电路“网络号”，与本课题中其它电路图中相同网络号相连，下同。R9、R10参数根据数据手册中公式确定最大电流Im=Vref/10*R9，为节省成本，兼顾稳定性，R12、C12组成一介滤波器，提供芯片参考电压Vref=5V；R13、R14、C10、C11分别设置关断延时；L3、C7、C13组成型滤波器，为芯片提供稳定的工作电源，同时起到与其它电源隔离作用。工作电流和相位关系如图2-6。图2-6工作电流和相位关系图第2.7节触摸模块需要连续调整的模拟量：以滑动或者旋转电阻的分压方式实现，再由AD转换由处理器通过DA或I/O控制各模块；开关量：只要中断检测即可完成功能键的设别及控制。开关量按键的触摸形状：横截面设计成正方形、椭圆形、三角形，也可以是小动物形状，达到触觉识别目的。主处理器C8051F410属于混合控制器，内带12位24通道AD，2通道12位DA，完全能够实现所需功能4。第2.8节辅助加热理疗模块第9页当用户设定好需要的温度时，加热丝开始慢慢加热，这部分设计安全性是尤为重要，局部温度不能过热，比如在温度传感器损坏情况下，温度也不能超过38，因此采用恒压、恒流供电方式，而不是简单的恒压方式；加热可以分步启动实现快速加热，如果采用数控电流源方式，硬件电路复杂且成本高，测温传感器采用18B20实现，该传感器总线式通信，多点采样方便，即使某一个损坏其它传感器仍能保持恒温系统正常工作。辅助加热理疗模块设计电路图如图2-7。5672U1BRL2+18V1KR40.1R591KR192311U1A1KR210KR1恒流控制恒压控制RL110uFC1RL3RL4N1N2N3N4+5V温度检测RL1,RL2,RL3,RL4是加热电阻丝N1,2,N3,4是测温芯片18B20ToMcu10uFC19系统监测点10KR161uFC510uFC16Vdac11uFC810KR5VCTL_ITP310KR71uFC20303+5VVout1uFC710KR2120KR20Vtp1Vtp3Vtp2Q21RF10Q1IRF9530PWM_EN脉冲控制0KR2图2-7辅助理疗模块设计电路图由于处理器D/A转换器是电流型，因此必须经I/V转换，即由流过R16、R15，再经二阶RC滤波稳定输出，其中R1、C15，R19、C18积分时间大于1秒，一方面起到稳压目的，另一方面，也正好起到缓冲加热目的，运放选用LM324。恒压电路设计：输出点TP1恒压，Q1选用P沟道型功率管IRF9530，输出电压Vtp1=(1+R21/R20)*Vdac=6Vdac；Q2选用N沟道功率管IRF1010，与R5、负载RL、U1B组成恒流源电路，电流大小等于，R19、R15组成分压电路作为系统默认电流控制点，而R3由处理器I/O口控制，当I/O口输出高电平5V时升高，增加电流，低电平时，下降，减小电流；这样通过1个I/O实现3种电流模式的设置，由于处理器每个I/O又能作为A/D输入使用，因此在空闲时候又可以作监测点，C17容量远大于A/D采样电容5pF，不影响测量精度；因此在TP2点能够实现恒压、恒流输出功能，N1、N2、N3、N4分散贴近加热丝各部位，定时采样温度，防止局部过热，TP3点是系统检测点，检测实际工作电流（恒流电路损坏导致的过流）、工作状态（比如R5烧断），PWM_EN启动的时候作为A/D输入通道监视工作电压或者结合TP3点完成系统自检功能，正确设置后，PWM_EN可设置为脉冲控制方式（PWM）；PWM脉冲、工作电压、工作电流、测温模块四部分者结合实现任意温度设置；电阻丝选用多圈环状结构，在PWM脉冲下，电磁强度相对更大；这样，该电路能够兼顾系统智能化监视（自检、防过热的安全性）、温度设置（红外强度）、电磁强度设置，使得穴位点的理疗效果达到最佳。第10页第2.9节其它模块蓝牙模块包含两部分：串口通信模块和高保真立体声模块。串口通信模块用于人机交互，实现无线遥控；立体声模块用于连接各种蓝牙播放音源。优点是能够与任何带有蓝牙技术的设备建立联系，实现控制，目前手机中一般都自带蓝牙模块，这使得用户对理疗仪的控制更加方便3。并且重要的一点是，蓝牙模块中因电磁波产生的辐射较少，几乎对人体不会产生任何影响。音乐播放模块电路采用TDA2822集成电路实现音源信号的功率放大，驱动附带耳机。语音模块，先经过采样将模拟信号数字化，然后使这些信号通过自动增益控制使放大电路的增益自动地随信号强度而调整，实现这种功能的电路简称AGC环。AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。然后确定输人信号(单元或词)的起始端和终止端,通过语音检测器对语音信号的幅度值是否超过最低限值来判定。因为我们要让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减,所以要安装一个低频滤波器，使在输出电平中把混叠频率分量降低到微不足道的程度。再将滤波后的信号通过A/D转换，从模拟信号转化为数字信号，再将数字信号输入到语音识别芯片中。由数字滤波器直接地计算语音谱，再由音调轮廓图估价，然后再分解输人信号，鉴定语音的特征。单词识别，既可利用“自底朝上”技术将输人的语音特征与所需要词汇的特征比较而确定，也可以利用“自顶朝下”技术在数据库的模式中确定全部输人单元代表的词语。最后对输人信息做出响应，即能发出相同的语音单词。语音交互功能模块电路设计图如2-8所示。图2-8语音交互功能模块电路图第11页第3章软件设计第3.1节系统软件总体设计本系统的软件设计首先进行系统初始化、系统自检、音乐设置、模式选择（15种主要模式和其他模式）、电机控制1、电机控制2、红外理疗控制。穴位按摩控制（电机控制1）可以选择整体与穴位组合按摩、穴位按摩、整体按摩。穴位按摩可以通过压力阀值来判断检测是否要计数清零还是矫正计数，最后通过次数判断是否需要结束按摩过程。震动按摩控制（电机控制2）是有低档、中档和高档的选择。红外理疗控制可以选择低档、中档和高档，然后有电磁强度设置（PWM频率设置），还可以更改模式，换其他按摩。本系统的软件总体流程图如图3-1所示。图3-1系统总体流程图第3.2节穴位按摩控制（电机控制1）穴位按摩控制（电机控制1）可以选择整体与穴位组合按摩、穴位按摩、整体按摩。穴位按摩可以通过压力阀值来判断检测是否要计数清零还是矫正计数，最后通过次数判第12页断是否需要结束按摩过程。第3.3节震动按摩控制（电机控制2）震动按摩控制（电机控制2）是有低档、中档和高档的选择。第3.4节红外理疗控制红外理疗控制后可以选择低档、中档和高档，然后有电磁强度设置（PWM频率设置），还可以更改模式，换其他按摩。(具体程序详情见附录)第13页第4章系统电路测试第4.1节电源电路4.1.1.电源电路3.3V电源电路3.3V：经过调试及结合电阻标称值，R1选用2k，根据公式计算R2=3.365K，选用3.3k，3.3V电源电流实际输出电压3.263V，负载电流0.13A时纹波峰值电压10mV，波形图如图，满足系统要求。图4-1测试波形图3.26V负载电流0.13A时输出纹波，由于电感L2选用100uH效率80%，较数据手册33uH有所下降，但是纹波达到了设计要求。图4-2测试波形图4.1.2.+5V电源电路L1=100uH实测输出抵押5.025V，工作电流1A时，室温20度条件下，芯片微热，可见损耗比较低，效率较高，采用二阶滤波后，电源纹波40.6mV，对于本系统电路来说，基本不影响，同样达到要求。第4.2节电机驱动电路电机驱动电路：最大工作电流采样电阻R9、R10选用标称值1.2欧，实测最大电流Imax=0.417(短路测试)，比较接近理论值，能够满足要求。恒压恒流电路：由于电路输入18V输出12V，因此Q1的压降可以忽略，因此，主要测试恒流电路性能，负载电流分1A、2A、3A三档的实测试数据表：第14页表4-1恒压恒流电路负载电流分1A、2A、3A三档的实测试数据表12.007Low11.9460.1010.1001.00012.007open11.8820.1990.1981.97812.007High11.8260.3010.3002.992从数据表中可以看出，由于存在，使得Q2饱和压降，随电流增大而增大，但不影响系统应用；C8051处理器I/O口可以设置高阻模式，巧妙的实现1个I/O可以实现三种工作模式，一方面节省资源，另一方面高阻模式下（系统的恒温模式），又作为模拟输入通道，实现系统检测目的；因此该电路的能够实现恒压、恒流目、检测的目的。第15页总结本文的论述是基于C8051F410处理器设计的理疗仪控制器，采用先进的红外理疗控制电路，能够任意设置温度、理疗电磁强度，特别是多模式控制方式，能够非常好实现所需功能。本课题所提出的新型结构理疗仪、在外形结构上的突破、控制技术上的创新、理疗模式上的改进，将眼部理疗提升到更合理、更科学层次。本课题研究设计的理疗仪具有如下特色：(1)在理疗仪设备支持情况下，增加眼廓穴位定位功能，实现更好疗效。(2)多模式控制方式：声音控制器、无线控制器、触摸控制器（根据特殊形状）。(3)外形结构上参考面部反射区和经络穴位挂图，打破传统的一体化模式，改为左右两半独立设计，同时结合了人体工程学设计理念，两半中间增加支撑气囊，通过控制气压实现两半贴合面部的更佳目的，完成外形结构上的创新性设计。(4)结构上分四个部分：外形支架、硅胶体滑动气膜、穴位点按摩气囊、中间支撑气囊。多达15种理疗方式：震动按摩、穴位定点按摩、硅胶体滑动按摩（模仿手指滑动）、红外加热理疗、前四种方式的任意组合模式。控制器的设计绿色节能化，控制方式人性化、智能化、无线化；主要由包括：主控制中心、人机交互系统（包括形状触摸控制、触屏控制、语音控制）、电机驱动模块、红外理疗模块（先进的驱动电路，增强电磁理疗功能）、音乐播放模块。通过先进的外形结构、智能的控制电路、合理的理疗算法三者的有机结合实现理疗仪理疗的智能化、理疗效果的最佳化的目的。理疗仪课题的研究开发取得了阶段性成果，整个课题还可以进行后续研究，作进一步开发，主要有：(1)联系厂家，制造出便携、高效、节能的理疗仪。由于本课题中有很多是我们自己独自首创，在制造实物时成本过高，难度过大，仅仅是一个外形结构就需要不菲的费用，也是介于这些问题，我们后期将会继续努力。(2)声控模块的突破：目前基于LD3320我们已经可以实现不特定人语音交换控制，不过在技术上尚未成熟，干扰会影响效果，我们后期将在语音交互模块努力更进一步。(3)按摩气膜的再创新：基于按摩气膜我们还可以尝试加入中草药或者是插入的膜片来提高理疗效果，这样能更好的提高理疗效果。上述三个方面将在进一步的开发中予以关注、研究与解决。第16页参考文献1.李登鹏，智能眼护士的设计原理J.硅谷，2013(10):46-53.2.张凯，基于LM317的稳压电路J.价值工程，2012,35(1):45-48.3.肖沪卫,国外“蓝牙”技术的发展现状及其前景J.电子与自动化，2000,23(1):24-29.4.罗向东.基于C8051F410的自调整现场感知料位计的研制J.中国新技术新产品,2009,32(1):51-53.5.李波.智能眼护士的设计原理J.天津医科大学学报，2003,09(03):47-48.6.王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析J.中国高新技术企业,2012,34(26):46-49.7.王秋生,王祁,孙圣和.直接数字合成调频信号的研究J.仪器仪表学报,2000,44(22):20-25.8.远飞.基于DS18B20的温度测量和显示系统设计与仿真J,物联网技术,2012,11(10):32-36.9.郭宏,武国财.数字电子技术及应用教程M.北京:人民邮电出版社,2010:15-22.10.李娣娜.一种简易温控智能风扇控制系统的设计J.现代电子技术2012,12(34):28-32.11.郭建斌.A/D、DA转化过程中的软处理J.电测与仪表1999,34(10):56-58.第17页致谢（很幸运,能够在人生最低谷的时候,遇到这么多善良可亲的老师，是老师们的言传身教和人格魅力指引着学生不停地奔跑，在D楼考研的日日夜夜里，深深地感激各位老师的知遇之恩，在此谨以个人随笔小诗，表达学生对各位老师深深的谢意。）D楼思恩师忆征程再回首，已是冬雨蒙蒙，乌蓬船倒映，人影消瘦。唯独师念却欲罢还休，唯独恩情今生难报，一壶老酒湿了衣袖，青石巷中灯火依旧。D楼谁在把笔飞舞？