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宽波带治疗仪的研究

作　者: 陈瑞
导　师: 李智祥
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 宽波带治疗仪机械臂 AT89S52单片机 PWM RS-485总线
分类号: TH774
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 26次
引　用: 1次
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内容摘要

各种细菌、病毒、微生物、寄生虫或其它病原体在紫外光的辐射下,其细胞组织中的DNA、RNA被破坏,从而子细胞不能再生,所以紫外线具有杀灭细菌和病毒的作用。近红外线是人体的透射窗口,并且能够产生很好的热效应。利用红外线照射可以治疗风湿性关节炎,慢性支气管炎,软组织外伤,慢性伤口,冻伤,烧伤创面等多种炎症以及创伤。因此可以将高功率光源的紫外波段以及近红外波段筛选出来,用于治疗对应病症,其效果好,副作用小,无并发症,无损伤,无痛苦,无感染危险,有望成为21世纪重要的治疗和预防疾病的物理疗法。本文所研究的宽波带治疗仪就是利用紫外光与红外光特性,来治疗相应疾病的仪器。文章给出了宽波带治疗仪的总体结构,并且对各部分进行了详细设计研究,主要内容如下:(1)介绍了宽波带治疗仪的光路系统。包括:反光杯曲面方程以及截面尺寸的确定,将反光杯反射的光线耦合进光纤传输通道的组合透镜的设计,光纤的传光原理以及光纤的能量衰减的分析,4个治疗探头的设计以及整个光学系统能量衰减的分析评估。(2)设计了一套机械臂,用于固定治疗探头。推导了机械臂的运动模型,根据关节的布置和运动范围确定了机械臂的工作空间,并设计了机械臂关节形式,对机械臂关节进行了力学分析。(3)详细分析了宽波带治疗仪的控制系统。整个控制系统采用上位机/下位机结构。在系统的硬件设计上,介绍了下位机电路,包括电源电路和围绕AT89S52单片机处理芯片扩展的键盘电路、LCD、LED显示电路、以PWM波精确控制光功率的输出控制电路以及通信接口电路。在系统的软件设计上,介绍了实现宽波带治疗仪功能的软件设计。主要包括键盘扫描程序、LCD驱动程序、PWM波控制光功率输出程序以及上下位机的通信程序。文中给出了主要程序流程图以及部分详细子程序。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题研究的目的和意义  8
  1.2 课题的理论依据  8-10
    1.2.1 红外线治疗疾病的原理  8-9
    1.2.2 紫外线消毒杀菌的原理  9-10
  1.3 和本课题有关的国内外研究现状分析  10-11
  1.4 课题主要研究内容  11-12
  1.5 本章小结  12-13
第2章光路设计  13-34
  2.1 本文光路设计的理论依据  13-19
    2.1.1 几何光学  13-14
    2.1.2 理想光学系统  14-15
    2.1.3 透镜  15-17
    2.1.4 光导纤维  17-19
  2.2 输入光路设计  19-29
    2.2.1 光源选取  19-22
    2.2.2 反光杯曲面方程的确定  22-24
    2.2.3 光纤传输通道  24-25
    2.2.4 输入透镜组设计  25-26
    2.2.5 四个探头的设计  26-29
  2.3 光学系统中的能量损失  29-33
    2.3.1 透射面的反射损失  30
    2.3.2 光学材料内部的吸收损失  30-31
    2.3.3 反射面的吸收损失  31
    2.3.4 光学系统的光通量  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章机械臂的设计  34-40
  3.1 机械臂关节的布置  34
  3.2 机械臂运动学模型  34-35
  3.3 机械臂杆件参数的确定  35
  3.4 机械臂关节的设计  35-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章控制系统设计  40-68
  4.1 总体方案  40
  4.2 硬件电路设计  40-53
    4.2.1 AT89S52介绍  41
    4.2.2 键盘电路  41-42
    4.2.3 液晶显示电路  42-45
    4.2.4 光源功率控制电路  45-48
    4.2.5 通信接口电路  48-52
    4.2.6 电源电路  52-53
  4.3 系统软件设计  53-64
    4.3.1 下位机主程序  53
    4.3.2 键盘扫描程序  53-54
    4.3.3 LCD驱动子程序  54-58
    4.3.4 输出控制子程序  58-60
    4.3.5 串口通信子程序  60-64
  4.4 上位机程序设计  64-67
    4.4.1 MSComm控件的通信方式  64-65
    4.4.2 MSComm控件的通信步骤  65
    4.4.3 VB通信程序的设计  65-67
  4.5 本章小结  67-68
第5章结论与展望  68-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  74

宽波带治疗仪的研究

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