中频理疗仪的控制系统

中频理疗仪的控制系统 沈许龙 ( ，210046)南京信息职业技术学院江苏 南京 ，、。: 摘 要 介绍了中频理疗仪的工作原理控制系统的技术指标控制原理和解决的关键技术问该系统具有 ，，，，。性能稳定可靠结构简单操作方便且价格低廉易实现产品化等优点 关键词: 理疗仪; 单片机; 可靠性; 工艺 : TH789; TP273: A中图分类号 文献标识码 1 3 概述 控制系统 ，中频理疗仪是根据高压电界健康疗法和负离子疗效的 针对控制内容多与显示形式多的特点中频理疗仪的控 ，，原理将交流电变换处理转换成对人体有益的负电位能量或 制系统采用以单片机最小系统构成的硬件电路并配合软件 ,2,。，，，脉动超能量电场具有活化细胞促进新陈代谢改善血液循 完成各项功能 ，、环和增强人体免疫力的作用可以预防疾病延 缓 衰 老 的 作 3. 1 硬件电路 ,1,。、、、 用中频理疗仪是一种疗效高见效快安全使用方便和。，2 控制系统的硬件电路框图如图 所示可以看出电路 ，，，用途广泛的医疗保健器械其性能稳定可靠结构简单操作 ，，以单片机最小系统为核心实现人机对话并对各个电路进 行2 ，。方便且价格低廉 EPROM 89C52 ， 的 芯 片键 盘。，控制其中单片机采用自带 及，输入电路主要由多个按键开关组成显示电路由双数码管2 中频理疗仪的工作原理 的，驱动电路组成接口电路使控制输出等电路与单片机之间 ，、、中频理疗仪由五个部分组成即电源部分控制系统负。MAX813L 组成 ，电平匹配看门狗电路由专用看门狗芯片、，高压产生部分中频能量产生部分和波形显 示 部 分其 原 理 框图如图 1 所示。 2 图 系统硬件电路框图 1 图 中频理疗仪原理框图 ，当程序运行正常时看门狗电路不断地接收到显示电路 ，，1 图 中控制系统是利用单片机灵活的控制性能采 用 ，，; 送来的信号此时它不输出信号即不干涉单片机工作当程 、，、硬软件结合的方式完成中频理疗仪的各项控制显示和输 ，，序运行出现异常时显示电路没有信号送出看 门 狗 电 路 在 出等功能; 中频能量产生部分将输出频率为 75 kHz，峰峰值 1 ，，秒钟内接收不 到 信 号 时立 即 给 单 片机一个复位信号使 2 000 V，、; 为 波形为正弦波或三角波方波 的 中 频 电 压波 形 ，，。理疗仪复位切断各种形式的输出使其处于等待状态 LED ，显示部分以 阵列显示输出中频电压波形同 时 还 以 倒 3. 2 软件编程 ; )1 0 000 V计时方式显示剩余时间负高压产生部分则输出 3 。控制系统的软件编程框 图 如 图 所 示理 疗 仪 接 通 电 的直流电压; 电源部分则向上述各部分提供所需的电源。 ，，，源后程序首先对各部分进行初始化初始化结束后时间显 ，在使用中频理疗仪时用户可以通过面板上的按键来选 “30”，示为默认值分 钟且 单 片机不断地检查有没有键被按 下。择功能和设定参数当用户根据需要按下能量输出和时间 ( “”。， ) 即仪器处于等 待状 态它当单片机确认有键按下时，，设定的按键时单片机控制相应的部分通电 工 作用 户 得 到 ，。将判断是什么键并将分别作出不同的反应，，、设定的理疗能量同时波形显示部分显示相应的波形数码 “”，若按下的是参 数 设 定 类 键则单片机按照该键的定 。，管显示剩余的时间到了设定的时间理疗仪将自动切断中 ，，，义进行相应的参数设定显示新设定的参数设定结束后程 ，频能量产生部分或负高压产生部分的输出且响起蜂鸣器的 ，( 3 ) 。序返回等待状态图 中的左下部分 。响声以提醒用户 “”，“若按下的 是执 行 类 键单 片 机进一步判别 是光 波 ，显然中频理疗仪是依靠控制系统来控制和协调其他部 ( ) ”“”。“即波形启动键还是电位启动键若按下的是光波启 ，。分工作的因此控制系统是中频理疗仪的关键部件本文只 ”，“”“”动键则单 片 机 控 制光 波按照设定的频 率高 或 低 输 。对控制系统作简单的介绍 : 93 : 3 沈许龙中频理疗仪的控制系统 第 期 ，( 、) ，。出并显示所输出 的 波 形 正 弦 波 或 方 波三 角 波 示 所 输出波形的类型和光波动频率的高低 显 ( ) ，，( 1) : 10、20、30、40、50、60、70、80、90 “” 剩的时间即倒计时一旦倒计时结束单片机切断光波设定定时时间有 分 ，。9 。，15 输出同时蜂鸣器报警 秒钟程序返回到等待状态若按 下钟 种 “”，“”“( 2) “”“” : 电位启动键则单 片 机 控 制负 电 位按 照 设 定 的 高负电位高低的 选 择按高键 则 为 高 的负 电 位的是 ”“”，，“”“”，，( ) 输 出并 显 示负 电 位输出所剩的时间 即 倒 计 时输出按低键 则 为 低 的负 电 位 输 出且高和低是互锁 或低 。“”， 的负电位输出同时蜂鸣 器报警 ，一旦倒计时结束单片机切断 15 ( 3 ) ，。、、: 3 ( 3) 秒钟程序返回到等待状态图 中的右下部分 输出波形的选择有正弦波方波三角波种输出 波形。 ( 4) : “”“光波动频率高低的选择按高键则为高的光波 ”，“”“”。动频率输出按低键则为低的光波动频率输出 ，以上设置可以不按照次序操作且可以选其中的一项或 ，。几项也可以一项不选直接进入下一步的操作 4. 3 启动 按负电 位、光 波 动任何一个启动键，仪 器 开 始 工 “”“” ，，，作此时秒显示灯闪烁定时显示开始倒计时输出波形以流 ( ) 。，、水灯形式显示负电位启动时不显示 注意负电位光波 “00 ”，; 动启动键可 作 以随时操当倒计时为时仪器停止工 ，15 ，作且报警 秒钟后恢复原设定的分钟数显示仪器处于等 。待状态 5 研制过程中解决的主要问题 ，，中频理疗仪在研制过程中克服了许多困难获 得 了 成 ，。功研制人员体会最深的有下述几点 5. 1 采用看门狗电路提高系统的可靠性 ，在中频理疗仪中频控制系统中由于其控制对象的高压 ，，和频率都很高因此电路经常有干扰信号串 入它 可 能 使 程 。，序处于失控状态为了保证系统的正常工作采用了看门狗 ，，电路当干扰信号使程序运行出现异常时能 够 自 动 复 位从 。而提高了系统的可靠性 3 图 系统软件编程框图 5. 2 、采用分压取样和补偿等技术来测试中频高压的性能 3. 3 主要技术指标 指标 DC ( 5 ? 0.2 5 ) V，: ( 1) ，电 流 不 小 于 电 源 要 求电 压 在测试中频理疗仪的性能指标时中频输出的频率为 200 mA。75 zkH、2 000 V 。 这一指标很难直接测量为此我 峰峰值为 ( 2 ) :9 0 ，: 10 定 时 时 间分 钟 任 选计 时 误 差 不 大 于 、，。们采取分压取样和补偿等技术解决了这一测试难题 0. 5% 。为了降低测试时的电压，可采用分压和取样技术，其 测 ( 3) : TTL 。输出电平 电平 试原理如 图 4 示，图 中，1 端，2 端，R所为信号输入为测试 2( 4) 输出功能 ，R = 1 M。为负载电阻Ω 为取样电阻由于中频信号源的输 1 ( ) ( 、理疗仪有 直 流 负 电 位 和 交 流 正 弦 波 或 方 波三 角 R，，的 电 流 却 非 常 小因 此 负 载 电 阻 的 出电压很高但输出 2 ) ，，波输出两种其中交流输出又称为光波动输出直流和交流 阻值必须很大，可取 1 000 MΩ，这样 R两端的分布电容 C 2 1，。，可以单独输出也可以同时输出在 直 流 输 出 时其 电 位 有 RC， ，会影响测试结果故必须在 两端并接一个补偿电容 1 2 ; ，高或低两种选择在交流输出时其频率也有高或低两种选 ，C= RC/ R，由理论得知当其电 容 量 时才 能 得 到 正 确 2 1 1 2 择。 。 的测试结果( 5) 显示和指示功能 ( “”，该理疗仪 有倒计时的时间显示 单 位 为分 钟 同 时 ) ，“”( 、、秒闪烁指示波 形 显 示 正 弦 波方 波三角波三种波形 ) ，， 流水显示光波动频率高或低的指示负电位高或低的指 示。 4 控制系统的操作 由于中频理疗仪是依靠控制系统来控制和协调其他部 4 图 测试原理图 ，。分工作的因此它的操作方法就是控制系统的操作方法 由于 分 布 电 容 C的 值 很 小，很难确定其正确的数 1 4. 1 接通电源 ,3,， C 。，值 则补偿电容 的 值 无 法 计 算为 此可 采 用 调 试 的 2 接通电源后，理 疗 仪 处 于定 时 30 分 钟、正 弦 波，高 电 “方法来得到。即在图 4 中的 1 端加一个 1 kHz 的方波信号， 、，。”场低光波动输出的默认状态它处于等待状态 2 C。，2 再用示波器观察 端 的 波 形改 变 的 电 容 量端 的 波 2 4. 2 设置 5 a) ，5( ，形有如图 所示的三种情况其中图 图属于过补偿说 ，，、用户根据需要可以设定定时时间选择负电位的高低 94 2010 山 西 电 子 技 术 年 ，，，很高普通工艺很难做到为此我们制作了两套专用的装配 C5 ( b) C; ，的电容量大了图 偿说 明 明 图属于欠补的电2 2 夹具，这样既保证了安装精度，又提高了装配效率。又如，由 容量小了; 图 5( c) 图属于临界补偿，此时 C的电容量满足 2 ，于连接线经常受到拉扯而断线 为 此 采 用 了打孔穿线的方 C= RC/ R。 2 1 1 2 ，，，法加固了连接线的接点强度解决了线头常断的问题提高 了产品的可靠性。 参考文献 ,1, . FPGA ,J,. 张丽敏基于 的多频电疗仪的 内蒙古 5 图 补偿电容量不同时的波形 科技与经济，2008( 1) : 93 ) 94. 5. 3 改进和完善了生产工艺. ,M,. ,2, 何立民单片机应用技术 选 编 北京航空航天大 ，为了使中频理疗仪符合生产的要求研制人员除了在仪 2004. 3.，学出版社 ， 器的性能指标上达到设计标准外并改进和完善了许多生产,3, . ( ) M. 郑应光模拟电子线路二,,东南大学出版社，，，LED ，、工艺例如安装 阵列时由于对其高度位置精度要求 2002.7 . Conto System of Mdfequency Physca Theapy Appaatus rli-rilrr ShenX u-long ( Nanjing College of Information Technology，Nanjing Jiangsu 210046，China) Abstract: This paper idscusses the basic principle of mid frequency apparatus fhoyrs ipcal therapy，the etchnology targetso f – conto system，thec onto theory and the ketyec hnoogy of esouton. Ths system has the steady eanadb e pefomancesmpe rlrllrliirlilrr，ilstructure，easmy anipulation，cheap price and it can realize production easily. Key words: physical therapya pparatus; SCM; reliability; technics 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 ( 上接第 91 页) 2. 1. 4 单片机处理单元 AT89S52 : 8 k 单片机 具有以下标准功能字节的可在线 Flash ，256 RAM，32 I / O ，编程的 存储器字节 位 口线看门狗 ，2 ，16 / ，6 定时器个数据指针三个 位定时器 计数器一个 向 2 ，，。量 级中断结构全双工串行口片内晶振及时钟电路另 ，RAM ，，外在掉电保护方 式 下内 容 被 保 存振 荡 器 被 冻 结单 ，。片机一切工作停止直到下一个中断或硬件复位为止 2. 1. 5 A / D 转换器 A / D MAX197 Maxim ，转换器采用的是 芯 片它 是 公 司 12 A / D ，推出的具有 位测量精度的高速 转换芯片只需单一 ，( 6 ms) ，8 ，电源供电且转换时间很短具有 路输入通道还提 ，8 / O ，I供了标准的并行接 口位 三 态 数 据 口可 以 和 单 片 机 ，A / D 。直接接口无需外接元器件就可独立完成 转换功能 2 2. 2 图 系统程序流程 软件系统设计 ，，块化设计思想各个子程序的功能相对独立便 于 调 试 和 修 ，此系统的软件系统采用各部分的模块化设计分别包括 。，改整个系统能有效控制酒后驾车从而预防了交通事故的 、、LED 、。数据采集数据处理提示传感器驱动等子程序 。发生 系统设计如图 2 所示。 参考文献3 结束语 ,1, . J.，，,,潘祖军朱文胜岳睿汽车用酒精传感器的分析 ，本文设计了基于单片机的车载酒精浓度检测仪其中包 北京汽车，2007( 1) : 39 ) 41. 。括了硬件选择和软件程序的编写两部分硬件电路部分结 ,2, . ，，万吉高张国庆黄炳醒燃料电池型酒精传感器的制 、、。构简单使用方便适合大规模推广使用软件部分采用模 J,. ( 3) : 36 ) 38.,，2004备贵金属 Acoho Lock on Ca llr Yang Wen-bin ( College of Information and Communication Engineering，North University of China，Taiyaun Shanxi 030051，China) Abstract: Drunken driving is the main reason for traffic accident，because the driver is lack of safetyo ncsciousness，and not con- sciously abides by traffic regulations. This systemo vercomes the problem of passive detection; in the ifrst time effectively make detec- tion and treatment. The papealsor introduces the structure ancdom position of hardware and software，feaansid bil ity of the systeims studied. Key wods: SCM; ethanol sensors; micro switch r