基于STM32的双频超声中频治疗系统研究

发布时间：2020-11-09 10:25

　　 超声中频治疗仪是进行康复理疗的重要医疗器械,对于改善血液循环、促进新陈代谢、腰腿扭伤的治疗等有着很好的效果。目前,国内的很多超声中频治疗仪存在输出频率单一、换能器无空载保护以及界面操作不友好等缺点。本文通过比较国内外的超声中频治疗产品,在研究了超声中频治疗仪工作机理的基础上,利用单片机技术、DDS技术、串口屏技术、嵌入式实时操作系统技术等,提出了基于STM32的双频超声中频治疗系统的方案。本系统以STM32F103VET6单片机作为主控芯片,人机交互采用迪文DGUS串口屏。双路超声信号由频率合成芯片AD9850生成,双路的超声信号用以驱动E类功率放大器,再经过阻抗匹配电路以及调谐匹配电路后,作用到超声换能器。设计了超声换能器空载保护电路,防止其空载条件下的超声输出。为实现不同超声强度的输出,设计了以开关电源芯片LM2576HV-ADJ为核心的超声功率调节电路。调制中频信号由数模转换器DAC0832生成,通过数字电位器X9C103P控制信号的幅值,信号的功率放大由功放LM1875T完成,输出端由变压器实现输出阻抗匹配,最后经由电极贴片作用到人体。电源系统采用了开关电源模块、隔离DC-DC模块、三端线性稳压器以及反相电荷泵的组合方案。系统软件基于嵌入式操作系统uC/OS-II,使用C语言,在集成开发环境Keil-MDK上完成。人机交互界面采用DGUS串口屏开发工具DGUS Tool V5.04进行开发,保证界面的美观和易操作性。双频超声中频治疗系统经过硬件、软件调试验证,基本功能均已实现,可以产生符合要求的调制中频电流以及一定强度的双频超声,本系统具有安全可靠性高、界面简洁美观等优点,为双频超声中频治疗系统的研究提供了重要的参考。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH77
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题目标与主要工作
        1.3.1 课题目标
        1.3.2 论文主要工作
2 系统总体方案设计
    2.1 系统总体结构
        2.1.1 超声换能器功率驱动方案选择
        2.1.2 系统总体结构组成
    2.2 系统硬件设计
    2.3 系统软件设计
3 主控系统硬件设计
    3.1 微控制器电路设计
        3.1.1 微控制器选型
        3.1.2 MCU最小系统电路设计
    3.2 串口屏接口电路设计
    3.3 中频调制信号电路设计
        3.3.1 调制的概念
        3.3.2 调制信号发生器设计
    3.4 双路超声信号电路设计
    3.5 其他电路设计
        3.5.1 存储电路设计
        3.5.2 报警提示电路设计
4 功率放大系统硬件设计
    4.1 中频调制功率放大电路设计
    4.2 E类功率放大器理论分析
    4.3 超声换能器匹配电路研究
        4.3.1 超声换能器主要参数
        4.3.2 超声换能器等效电路分析
        4.3.3 换能器电学匹配
    4.4 超声功率放大器电路设计
    4.5 超声功率调节电路设计
    4.6 超声换能器空载保护电路设计
    4.7 电源系统设计
        4.7.1 系统电源结构设计
        4.7.2 电源电路设计
5 系统软件设计
    5.1 uC/OS-Ⅱ实时操作系统
        5.1.1 uC/OS-Ⅱ简介
        5.1.2 系统任务划分
    5.2 任务程序设计
        5.2.1 屏幕任务
        5.2.2 中频任务
        5.2.3 超声任务
        5.2.4 传感器任务
        5.2.5 其他任务和系统中断
    5.3 屏幕界面设计
        5.3.1 开发软件简介
        5.3.2 屏幕界面设计
6 系统调试
    6.1 硬件调试
    6.2 软件调试
        6.2.1 屏幕任务调试
        6.2.2 中频任务调试
        6.2.3 超声任务调试
    6.3 综合调试
    6.4 系统EMI测试
结论
参考文献
附录 A 主控板原理图
附录 B 功率板原理图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2876281