【《基于单片机的磁诊疗仪系统的总体设计需求分析案例》3000字】

PAGE63基于单片机的磁诊疗仪系统的总体设计需求分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18121基于单片机的磁诊疗仪系统的总体设计需求分析案例 1175331.1磁诊疗仪的产品 2262801.1.1电磁波治疗仪 266571.1.2磁振磁电治疗仪 2121201.1.3磁振热治疗仪 3108481.2需求分析 4277881.3磁诊疗仪的电源 679141.4磁诊疗仪的控制电路 695021.4.1单片机主控电路 6252931.4.2单片机复位电路 6781.4.3单片机晶振电路 735341.5磁诊疗仪的线圈部分 7138741.6磁诊疗仪的温度数据模块 73941.7磁诊疗仪的数据显示模块 7277521.8按键子程序模块 8基于单片机的磁诊疗仪系统主要包括开关电源设备、单片机的控制电路、电磁感应加热设备、液晶显示设备、温度报警设备等。图1.1单片机总体设计结构1.1磁诊疗仪的产品目前大多数电磁理疗医用仪器都指的是直接利用一些物理化学因子(例如光、电、声、磁、压力等)直接作用在我们人体上，使我们身体的某些发病部位产生明显好转，我们正在研究的电磁诊疗仪器就是利用磁，也就是磁场等物理作用因子。人体本身具有一定的电场磁性，我们人体的大脑、心脏、皮肤和其他属于身体各个部位的各器官内输出电流都会具有一定磁场。下面来介绍几种我们日常的磁疗仪器。1.1.1电磁波治疗仪电磁波无线辐射化学治疗仪又被当时人们的称做“神灯”，它的一个主要核心部件TDP（电磁波辐射治疗板），用的是经过特殊化学加工而内含30多种化学元素的材料，混合为特殊化学涂层复合材料加工制成。在不同时间、温度的分子催化条件作用下，能产生输出能量衍生和输出在同一条波中带有几十种不同分子元素能量，能量复杂的分子波和电磁波，促进分子在生物体内的进化，可以产生在分子生物学上的催化作用效应。图1.2电磁波治疗仪1.1.2磁振磁电治疗仪磁振波微磁电磁波治疗仪主要是将微波振荡同电磁波、磁振波、机械波、低频及超声波及电磁脉冲波等电磁波技术相结合，产生刺激作用，作用在人体的局部骨盆、阴囊及其他相关神经穴位，转化产生为一系列人体生物学效应，并可以作用于人体的整个骨盆局部，用于治疗Ⅲ型慢性前列腺炎(慢性肾盂前列腺炎、慢性肾盂骨盆疼痛前列综合征)。图1.3磁振磁电治疗仪1.1.3磁振热治疗仪磁振热物理治疗仪由主机和磁力驱动线圈传导子系统构成，它是物理热治疗仪器，它依据的主要物理因子有交变磁场、生物磁振、温热。它内部的线圈接通高频交流电后，第一是产生具有交变磁场，可以引起振动；第二因为产生了磁力涡流，线圈中的铁芯也会产生振动，进而发热，通过电子仪器产生的治疗因子，对发病部位起到清热祛肿、镇痛、消炎的治疗作用。图1.4磁振热治疗仪1.2需求分析通过了解目前已有的各种磁诊疗仪器，我也想设计完成一款基于单片机的磁诊疗仪，可以完成对自身机体的集中加热理疗。根据设计要求，功能设计有以下内容：开始通电后检测所有模块并进行初始化。整套系统采用按键输入，需要按键程序对按键模块进行编程，同时需要对LCD屏幕等进行编程控制，这样液晶屏幕才会显示按键的内容，之后，将电磁继电器控制部分进行编程，电磁继电器工作吸合，最后定时计数器进行定时设定。同时，为温度传感器和蜂鸣器的监控编写程序，需系统流程图如图所示：图1.5系统流程图我们要想基于单片机实现磁诊疗仪的自动定时设置、温度自动测量、参数显示、温度自动报警等一系列功能，首先对系统进行模块化自动检测，选择一款温度传感器，完成对温度测量信号的实时采集，将测量得到的数据传输回单片机，在液晶显示屏上显示测量的实时参数。我们再利用单片机进行磁诊疗时间的定时设置，首先通过按键模块设定诊疗时间，单片机定时计数器进行倒计时，将计时参数返回到显示屏上，同时利用电磁继电器模块完成线圈启动。对于那些超出设置限值的定时数据,通过高频蜂鸣器信号进行定时提醒,具体系统功能划分如图所示：图1.6功能描述图1.3磁诊疗仪的电源任何电子器件都需要一个电源模块来为其供电，电源的稳定是整个系统是顺畅运行的前提保证，我们将这个模块称为电源模块。51系列单片机是我们目前使用领域最广泛的单片机，虽然已经诞生很多年了，我们仍可以在很多地方看到它的身影，但是有一个致命的缺点，由于电磁效应会对正在运行的单片机产生干扰，在实际的日常使用过程中，经常会出现系统程序跑飞的情况，为了解决这个问题，我们就更应该为系统程序配置一个稳定的电源了。为了降低功耗，单片机还推出了3种模式低速、空闲、掉电模式。用电脑的USB给单片机供电，所提供的是5V的直流电源，所有的单片机都需要晶振来提供工作的时序，就好比人的心脏需要跳动，单片机只有在一定的时序脉冲上才能有条不紊的工作。1.4磁诊疗仪的控制电路1.4.1单片机主控电路主控电路采用的芯片是STC89C52单片机，主控电路需要电源、晶体振荡器和按键复位。1.4.2单片机复位电路单片机的复位，指的是把整个单片机模块电路当前一个状态初始化到默认状态,复位方式有很多种，比如使用RST引脚来复位、通过掉电/上电来复位、使用看门狗来复位、检测内部是否低压来复位、利用软件来复位、MAX180专用复位、程序地址非法复位等。我们关注的是掉电/上电复位，当电源电压VCC低于掉电/上电复位检测门限电压时，将单片机内的所有电路复位，当内部电压VCC电压高于掉电/上电复位检测门限电压（3.2V）后，延迟32768个时钟后结束掉电/上电复位过程。1.4.3单片机晶振电路晶体振荡器，简称晶振，为系统提供基本的时钟信号。晶振的时钟频率代表了单片机的运行的快慢，频率高运行速度就快，当内置R/C时钟电路时，可能不要要晶体振荡器，所以不是每个单片机都拥有晶振电路。为了能让各部分时钟信息保持同步，系统同步使用唯一的晶振。STC89C52使用的是频率为11.0592MHz的晶体振荡器，我们只需要将单片机的振荡电路模块同晶振连接，再配备2个电容即可使用，电容的容量一般在15pF～50pF。1.5磁诊疗仪的线圈部分电磁回路加热器的线圈设计需要分别考虑两个主要参数：横截面积和励磁电感容量。横截面积大小决定了驱动电流的流量大小，功率越大时则横流的截面越大列，反之就越小。其次，电感的容量越低，它的实际工作频率也就越高，功率也就越大，获得效益也越高。确定一个功率管的大小后，先开始确定线圈制作参数，然后确定高频加热所用负载的线圈形状、尺寸、大小后再来开始进行线圈制作。1.6磁诊疗仪的温度数据模块温度数据测量依靠温度传感器（Temperaturetransducer），利用各种化学物质的不同临界温度及其物理性质随着内外界环境温度变化波动的不同作用情况将温度信号转换为电输出信号。根据接触时使用的测量方式，可分为接触式和非接触式，按照按照半导电热灵敏传感器的工作原材料及其它主要电子元件的半导热灵敏特性又可以分为半导热灵敏传感电阻和半导磁性灵敏热电偶两类。让它便捷的应用在生产实践的各个方面的原因是它外形很小巧方便，同时为我们的生活提供了大量的便利。通过将表面温度数据加以收集，可以在这个模块内设定一个温度阈值，来防止表面皮肤受到伤害。1.7磁诊疗仪的数据显示模块我们需要一块能显示汉字界面的屏幕，并能够将实时温度显示出来，通过控制定时计数器，在屏幕上倒计时显示诊疗时间。首先选择一块带有中文字库的屏幕，通过单片机程序来访问液晶自定义字库，完成DDRAM地址设置并由第一行展示出来，按照程序内部数据，完成显示结果首地址以及循环量设置，正常循环期间，持续取字符代码直至结束，第二行显示步骤与此相同，四行有效展