1. 研究目的与意义
颈椎病是常见病,由于颈部一系列的病理改变刺激或者压迫了邻近的神经、血管、脊髓等组织,主要表现为颈肩痛、头晕头痛、上肢麻木、肌肉萎缩、严重者双下肢痉挛、行走困难,严重时甚至四肢麻痹,出现瘫痪。现代社会随着工作、生活节奏的变快,颈椎病越来越多,
目前我国颈椎病患者已达数亿之多,几百万人因颈椎病丧失了劳动能力乃至瘫痪!尤其是50岁以上的人,一半以上有轻重不同的颈椎病。严重患者占总患病人群的2%-5%,丧失劳动能力乃致瘫痪。现在,许多青少年也逐渐出现类似颈椎病的头、颈、肩、臂部等各种临床症候群。
所以对颈椎治疗仪的研究,缓解患者的痛苦具有重大意义。相比药物和手术疗法,它具有创伤小、费用低、副作用小、可靠性高等特点,然而目前市场上销售的治疗设备功能单一、技术陈旧、外形笨重,控制精确低、价格昂贵、人机交互性能较差。其中一种是纯粹机械拉伸牵引装置,另一种是纯粹手动充气的多层皮囊牵引装置。这些牵引机装置结构复杂、体积庞大、操作不便、拆装麻烦、功能不多, 费用高昂, 不利于向家庭普及。
因此,单纯的牵引式机械治疗不是理想的治疗方法,不利于治疗仪的普及,所以采用脉冲治疗的方法。
2. 研究内容和预期目标
利用单片机的开发板,进行一些单片机的开发,主要是掌握philips公司lpc764系列单片机的原理及应用设计。主要包括电源电路,按键电路,复位电路、d/a转换电路、滤波电路、信号放大电路、数码管显示等单片机的硬件电路的设计方法。然后编制单片机监控、人机接口和中断处理等实际应用程序代码,学会简易d/a输出的方法,学习掌握lpc系列单片机仿真器的调试、使用。要设计单片机的驱动电源,保证治疗仪供电的方便安全,设计数字电路,将数字信号转换为模拟信号。由于输出的信号接近于方波,所以含有大量的谐波,必须要进行滤波处理,保证所获得的波形为正弦波。由于此时输出的电流过小,还不能起治疗作用,需要将小信号用放大器进行放大。但此时放大后的信号还必须外接变压器,以实现主电路与人体的电磁隔离,确保治疗仪器的安全可靠。
由于该芯片的端口资源比较少所以必须学会通过设计实现端口复用。用数码管作为输出显示,学会编制相应程序。还外接加热灯,受单片机控制,实现更好的疗效。
设计的治疗仪能够实现的具体功能如下,按键电路能够开机和设定时间,并且按键能够对治疗仪的输出幅度实现调节,并且按键时由蜂鸣器发出按键提示音。最后单片机能够输出一个几千赫兹的正弦中频波形。
3. 研究的方法与步骤
本次毕业设计采用的是设计、仿真与实践相结合的方法。首先要查阅相关文献,熟悉LPC762系列单片机内部结构,熟悉该芯片各个部分的它们的参数,选择合适的编程语言。然后查找相关文献,搜集颈椎治疗仪的脉冲治疗的有关参数,选择适当的元器件,逐步确定整体方案。确立各个模块的功能及实现方案,并优化系统电路中的元件参数,按照电路的各个模块,初步设计电路原理图并运用绘图软件绘出原理图。
然后使用软件的进行编程。按照模块的方式分别编制显示、键盘等接口程序、中断处理等程序、D/A输出等功能程序、编制监控功能程序,最后对各个软件模块进行集成。并且用仿真软件对硬件原理图整体进行仿真,以检查其结果与实际要求是否有差异,然后装配和调试监控系统硬件电路。
最后进行软硬件联合调试,通过逻辑分析、现象分析和试验,解决实际调试中出现的实际问题。4. 参考文献
[1] 高继坤等.运算放大器应用电路的分析. 北京:北京理工大学出版社,1989.
[2] 何立民. 单片机高级教程用与设计[m]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2002.
[3] 何立民.mcs-51系列单片机应用系统设计. 北京:北京航空航天大学出版社,1990.
5. 计划与进度安排
| 序号 | 起迄日期 | 工作内容 |
| 1 | 2月20日~2月24日 | 检查毕业实习内容、实习日志、调研及查阅文献情况。 |
| 2 | 2月27日~3月17日 | 熟悉LPC762系列单片机内部结构及其程序语言 |
| 3 | 3月20日~3月31日 | 了解产品的电路及相关IC的使用;绘制原理图,调试相关硬件 |
| 4 | 4月3日~4月21日 | 学习仿真器的使用;编制显示、键盘等接口程序 |
| 5 | 4月24日~5月12日 | 编制中断处理等程序;编制D/A输出等功能程序 |
| 6 | 5月15日~5月19日 | 集成上述模块程序,编制监控功能程序 |
| 7 | 5月22日~6月2日 | 总体调试;撰写毕业答辩报告 |
