便携式智能超声治疗仪全程保护系统设计.pdf

维普资讯htup/WWW.CQVIP.COI
器件与设备
能似器似
便携式智能超声治疗仪全程保护系统设计
方蕾、李志俊、王紫峰
(式汉理工大学自动化学院,湖北武式汉430063)
[摘要]介忽了一种乘用AT89C51平片扣控制的便携式智能型超声治疗设备,被设备可根据不同的治
疔情咒,通过片机精确可靠地控制所需的治疗剂量(治疗射间和声功率),同用数字显示出来,而
且设有暫停和自劝报警装置,有声头空载自動保护劝能。本文详知给出了控制羊元电路组成、工作原
理、抗予扰及歉件设计方豪。
关键词单片机超声治疗海扶技术抗干扰智能化
0引言
系统处于待命状态,其输出声强、键盘、除用于时间和功率设置的4
超声波用于治疗主要是利用治疗时间的显示均为0,此时,操个按键外,还有“暂停”、“预调
超声在人体组织中产生的热效应、作人员可用面板上的两组操作按“连续/脉冲”、“复位”4个功能鍵。
机械效应和空化作用,无创、深入
键对所需输出声强、治疗时间进P2口作为地址总线,用以给逻辑
人体病变部位、增强病变部位细行预置。设定完毕后?用“连续/电路、A/D、D/A及启/停控制电
胞膜的通透性,加强细胞的代谢脉冲”键选择合适的工作方式,仪路提供地址。由于在本系统中没
功能和活力,改善血液、淋巴液的器便按设定的参数开始工作。依有用到P3口中P30、PB31、P34.P35
循环,使其达到治疗、康复、保健、据实际治疗的需要,本仪器设有的第二功能,故将其用于I/O端
美容的效果。为了使超声波产生三种工作方式:连续工作状态、占口.接系统指示灯及蜂鸣器报警
足量的内生热效应、机械按摩和空比为0.5的脉冲工作状态以及占装置。PO口是数据总线口,通过
理化作用及杀菌功能,必须有足空比为0.25的脉冲工作状态,它们PO口扩展I/O时、PO口只能分时使
够的超声强度和适当的频率。我均由“连续/脉冲”键控制,治疗用、故输出时,接口电应有锁
们设计的大功率超声头,其最大时间到,系统停止工作、并发出持存功能。通过P0ロ扩展输出口时,
声强可达20Wcm2。考虑到操作方续时间约为半分钟的长鸣信号同锁存器被视为一个外部RAM地址
便和声头的使用寿命,采用微处时灭。
单元,输出控制信号为WR、使用
理器对超声头空载与否进行全程2单片机控制系统的设计
MOVX@DPTR,A指令,为了防止
检测,具有自动保护和自动恢复2.1硬件设计
单片机对外部RAM及外围设备输
功能。
该控制系统以AT9C51微处片选用了带三态门的74Ls373存
1超声治疗仪的系统结构及理器为核心进行数据采集、处理
器
性能
AT89C51是一种低能耗、低电压
为了减少高频信号对单片机高性能的8位单片机、片内有4k字
考虑到系统成本和性能要求,
的干扰,将整个系统设计成由单节的可 Flash、可编程、可擦除欠模拟电压采样电路选用了中速廉
片机控制电路板和主电路板两部读存储器(E2PROM)、其输出引脚价的单模拟量输入的8位全MOS
AD转换器ADC0804。由于其片内
分组成,系统结构方框图如图1。和指令系统都与MCS-51相兼容。
控制系统的原理如图2。AT89C
有时钟电路,因此只要在外部
040V主电路板
CLKR”和“CLK”两端外接一对
ーーーー
51的P11口用来构成4*4的矩阵式
头空重
电阻电容即可产生A/D转换所需
扩展8位输出口电路显示电路
理物率制直流开关1040V高频振
要的时钟,典型应用参数为
1
机A/空南变換器
荡电路
PO
741 537
盘HP
R=10k92,C=150pF,每秒钟可
H电原转換电路
逻裙电路D7位LED]
转换1万次。由于ADC0804为
灯及A吗
1(74LS02)
位驱动电
外接电源
逐次比较式转换器,故在本
?S??路(选用
AC220V 50HZ
1: MC1413
系统中为防止采样电压的工
图1超声治疗仪总体框图
模拟电压采祥电路
频千扰,在软件设计上采用
K由DAC0831启/停控制电路
和LM物政由いMN测」了平均滤波的方法
系统的基本工作过程如下
被测候拟电压电电源引线
2.2系统软件设计
电源开启后,工作指示灯亮,整个
此系统的工作状态主要
收稿日期:2004-02-22
图2控制电路原理图
可分成待机状态、设置状态
2004年5期叱53
器件与设备
维普资讯htp:/www.cqvipCoin
能仪器伩
和治疗状态。在待机状态下,系统频振荡电路、且对声头空載的自一个字节,导致后面指令的操作
的主要工作是等待时间和功率设动保护有严格的要求,因此提高码与操作数“错位”。因此,在诸
置按键按下,此时数码管均显示0系统的稳定性就显得十分必要。如指令RET、REMI、 LCALL、LJMP
状态。在按下某一设置按键后、系本系统从以下几个方面进行了设等前面加上3-4个NOP单字节指
统进入设置状态,此时系统的主计。
令,当发生“错位”情况时,可以
要工作是对按键进行扫描,同时3.1去耦电容配置
使程序指针(PC)通过执行NOP单
显示时间和功率的设置值。设置
在印刷电路板的各个关键部字节指令达到调整操作码与操作
满意后,按下“连续/脉冲”键、位配置去耦电容是提高系统稳定数位置的目的,从而保证程序的
系统便进入治疗状态,在这一阶性的一项常规做法。在电源输入正确执行?这实际上是采用了指
段、系统除了一边检汎采样电压、端跨接10-100F的电解电容;原令冗余与软件陷阱技术。
边发送功率控制电压外,还扫则上每个集成电路芯片都应安置
此外,对采样的数据我们还
描各功能按键是否按下,以便实
个0.01F的陶瓷电容器、如遇果用了滑动平均滤波的算法
现相应的功能,在这一过程中,时到电路板装不下时、也可每4-104结束语
间从所设定的值开始避减,直到个芯片安置一个10F的钽电容器
该治疗仪在武汉各大医院使
递减到0,长鸣并返回初始状态。用以限制噪声
用过程中取得了良好的治疗效果,
系统的程序固化在AT89C51
内部的 Flash存储器中,程序分为3.2接地技术
并且由单片机控制实现的声头空
主程序和若干个子程序。治疗状
在中低频电路中、信号的载/重載自动保护功能,克服了同
态中,对声头空载/重載的判断是作频率小于1MHz、其布线和元器类产品中声头容易损环的缺点
通过将A/D的采样值与固化在程件间的电感影响较小,而接地电在设计与研发过程中,我们对该
序存储器中的对应功率的判别标路形成的环流对干扰影响較大、设备的下ー步研发也进行了思考
准值相比较来实现的,这些判别因而屏蔽线采用一点接地;当信比如,可以在控制板中増加与上
标准值是通过对不同的声头进行
号工作频率大于10MHz时,地线位机的通信接口,实现用PC机直
实际测量整理
阻抗变得很大,此时应尽量降低接操作仪器,并可在PC机中建立
地线阻抗而采取多点接地。另外,
病人治疗档案,实现通过电脑自
和调试过