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基于嵌入式器件AT89C51SNDIC的电子治疗仪设计方案解析

2019-12-13 18:36 必威体育 诗涵139°c
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3 硬件系统设计 3.1 MCU介绍

嵌入式器件AT89C51SNDIC集CPU、MP3解码器、USB控制器等器件于一体。AT89C51SNDIC不但具有51系列单片机的控制功能,并可扩展为MP3及U盘,采用PLCC封装,其内部结构框图如图2所示。

3.3 调频输出模块

调频输出模块电路原理图如图4所示。音频信号F音频分别与中频信号F中频和中频相调制,产生两个相位相反的调制波形,再经9013、8050、D880Y放大后送至变压器的两个输入端。变压器中间抽头电压可通过毫安表所接的剂量调节电路进行调整。47 kΩ电位器即剂量调节电位器,向下调则毫安表指示的电流变小,反之变大。变压器隔离输出电压变化与输入电压同步变化。输出电压经电极片与人体接触,在人体内产生感知电流。根据理疗部位的不同以及皮肤的干湿程度不同,人体的感知电流也不一样。理疗时需要调整电位器,使理疗者感觉舒适即可。

现提出一种基于嵌入式器件AT89C51SNDIC的电子治疗仪设计方案,并外扩D/A、海量存储器、键盘、显示,实现基本的MP3功能;控制AT89C5lSNDlC产生音频及2.4 kHz中频信号,采用数字电路完成这两种信号的调频,再经放大后,由变压器隔离输出脉动治疗电压。

3.2 信号产生与控制模块

信号产生与控制模块电路原理框图如图3所示。为实现MP3及U盘功能,AT89C51SNDIC单片机需外接一个NAND—Flash海量存储器,这里选用16 MB的K9F2808U0C,其数据线I/00~I/07接P0端口,控制线接P5端口。MP3音频解码输出信号,而该单片机的DOUT、DLCK、DSEL、SCLK引脚接D/A转换器CS4330,经过放大,输出到耳机收听MP3播放的歌曲。液晶屏接单片机的P2端口,与键盘相配合以显示当前治疗仪的工作状态。键盘上有4个按键,“音量/歌曲/定时”功能键接P1.0引脚,分别与P1.1引脚所接的“next”键和P1.2引脚所接的“previ—OHS”键相配合,实现音量调节、歌曲选定、治疗定时等功能设定;而“启动/停止”键接P1.3引脚。

调频输出模块是由调频、放大、输出剂量调整、输出变压器、电极片等部分组成。对两路反相中频信号和一路音频信号进行调频,调频后的信号经放大后,由输出变压器隔离输出脉冲电压,通过电极片对称覆盖到人体的治疗部位,人体会感知到随音乐起伏变化的电流刺激。通过输出剂量调整,满足人体不同治疗部位以及皮肤干湿度的不同所能承受感知电流的要求。

信号产生与控制模块是由89C51SNDIC单片机、海量存储器、键盘、USB端口、液晶显示、D/A转换器、音频放大等部分组成。当治疗仪的USB端口插入电脑的USB接口时,经单片机检测后执行U盘功能,可将选好的MP3歌曲复制到U盘(治疗仪)。当治疗仪的USB端口未插入电脑的USB接口时,治疗仪可做为MP3播报器。通过功能键设置歌曲、治疗时间、音量,通过启动/停止键控制治疗仪。治疗时,单片机产生两个反相的2.4 kHz中频信号F中频、F中频和一个音频信号F音频,同时将存储的MP3格式的歌曲解码为音频数字信号,再经D/A转换放大器放大后,送至耳机或喇叭。

电源模块可提供15 V、5 V、3.3 V系统工作电压。当治疗仪的USB端口插入电脑USB接口时,单片机执行U盘功能,由电脑USB接口提供+5 V的电源。治疗时,治疗仪的供电电源是由220 V的交流电源经变压、整流、稳压、滤波产生。

4 系统软件设计

与硬件电路功能配合,系统软件设计流程如图6所示;键盘中断服务程序流程如图7所示。

2 工作原理

基于嵌入式器件89C51SNDIC的电子治疗仪系统硬件结构如图l所示,分为信号产生与控制模块、调频输出模块、电源模块3部分。

基于嵌入式器件AT89C51SNDIC的电子治疗仪设计方案解析

基于嵌入式器件AT89C51SNDIC的电子治疗仪设计方案解析

5 结语

设计的便携设备电池监测系统利用可编程的电池电量监测芯片BQ27210和外部高集成处理器C8051F304实现了对电池电量、可使用时间、温度、电压等信息的实时监测,并通过I2C总线进行数据的传输处理,具有精度高,体积小,成本低等特点,现已应用于某些手持数据采集设备。

基于嵌入式器件AT89C51SNDIC的电子治疗仪设计方案解析