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多功能电脉冲理疗仪的设计与实现

作　者: 路超
导　师: 仲崇权
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 脉冲理疗仪开关电源 MSP430 TDA2030A 自定义模式
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电脉冲理疗仪是一种通过输出宽度、间隔、幅值不断变化的脉冲来模拟中医按摩和针灸,实现治疗功能的医疗设备,设计并实现具有多种治疗功能、便于携带、可灵活配置、使用方便的理疗仪对满足广大用户对中医按摩治疗与保健的需求具有重要意义。介绍了理疗仪的相关产品及研究状况,提出了采用开关电源降压电路来提高电源效率和保证输出功率、利用波形控制程序实现治疗波形多样化的改进方法,并设计了参数保存功能以便重复使用,设计了自定义模式以满足不同用户的特殊需求。介绍了电脉冲治疗的医学原理,以调制中频电疗法为基础设计了治疗波形,中频脉冲为1kHz～10kHz的双向对称脉冲,采用正弦、指数、方波、三角、锯齿、梯形等六种0.5Hz～50Hz低频周期信号对中频脉冲幅值进行调制,并设计了7种传统治疗模式、30种调制波治疗模式、12种组合治疗模式。根据隔离反激式开关电源原理,设计了输入电压范围宽、稳定性好和效率高的±16.5V双路输出开关电源,和3.6V输出的DC-DC变换电源电路,并对电源电路和隔离变压器的参数设计做了详细的介绍。采用MSP430F4250单片机设计了包含按键处理、DAC输出和LCD显示的控制电路。采用TDA2030A设计了波形放大电路,能够保证中频脉冲不失真传输,并提高驱动能力。编程实现了I/O中断方式的按键响应和定时中断方式的按键防抖功能,设计了波形控制程序,实现了中频脉冲控制、低频调制波控制和脉冲幅值计算功能,利用flash读写功能实现了参数保存和自定义治疗模式功能。实验证明,设计的开关电源效率在82%-87%之间,输出电压纹波系数3.18%,负载调整率3.45%,输出的治疗波形与对应的低频调制波波形一致,并且具有明显的中医按摩效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 电脉冲医疗的发展与应用  9-10
  1.3 现有理疗仪的研究成果  10-12
  1.4 论文主要内容  12-13
    1.4.1 课题研究内容及意义  12
    1.4.2 论文章节安排  12-13
2 设计原理  13-22
  2.1 电脉冲治疗医学原理  13-18
    2.1.1 电脉冲镇痛机制  13
    2.1.2 电脉冲疗法  13-15
    2.1.3 调制中频电疗法的应用  15-18
  2.2 开关电源技术  18-20
    2.2.1 开关电源技术的发展与分类  18-19
    2.2.2 隔离反激式开关电源原理  19-20
  2.3 定点运算  20-21
    2.3.1 定点数表示方法  20-21
    2.3.2 定点数四则运算  21
  2.4 本章小结  21-22
3 硬件电路  22-36
  3.1 需求分析  22
  3.2 控制电路  22-24
  3.3 波形输出电路  24-25
  3.4 开关电源电路  25-35
    3.4.1 电路参数  25-29
    3.4.2 隔离变压器参数  29-34
    3.4.3 3.6V电源电路  34-35
  3.5 本章小结  35-36
4 软件程序  36-49
  4.1 变量定义  37-40
    4.1.1 调制波参数  37-38
    4.1.2 波形控制参数  38-39
    4.1.3 丛态转换  39-40
    4.1.4 flash区参数  40
  4.2 系统初始化  40-41
  4.3 按键处理程序  41-42
  4.4 LCD显示程序  42-44
  4.5 波形控制程序  44-48
    4.5.1 中频脉冲控制  44
    4.5.2 低频调制波控制  44-45
    4.5.3 脉冲强度计算  45-48
  4.6 本章小结  48-49
5 测试结果  49-53
  5.1 电源测试  49-51
  5.2 波形测试  51-53
结论  53-54
参考文献  54-56
附录A 组合模式详细配置  56-57
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  57-58
致谢  58-59

多功能电脉冲理疗仪的设计与实现

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