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微电脑理疗仪的设计

作者：沈杨日期：2014-06-19 10:21 来源：电子制作

吉林化工学院信息与控制工程学院 132022
文章摘要】
　　本文论述了微电脑理疗仪的硬件
设计，结合电源及显示等模块，使其能
够产生多种波形，对疾病进行治疗与
康复。文中简述了波形产生的方法及
单片机的控制。
【关键词】
电源；ICL8038 ；波形发生
0 引言
研究表明：对于人体而言，阴阳离子
存在于体液中，并由此产生正负电荷，外
加电信号会对其产生刺激，对人体的伤痛
和疾病康复而言，控制在一定范围内的波
形电压或电流具有良好的作用和疗效。用
一些电子器件经心设计的具有电效应，并
利用微电脑（单片机）程序来完成全部治
疗所需的各种电信号波形的仪器称之为
微电脑理疗仪，微电脑理疗仪具有一定的
安全性和可靠性。
1 系统框图
微电脑理疗仪的系统框图如图1 所
示，图中的主控芯片是AT89C51 单片机
[1]，其外围包含：载波发生器、调幅波发生
器、显示模块、功率放大模块和电源模块。
其中电源模块主要负责给全系统提供电
能；载波发生器负责波形的的输出；调幅
波是载波振幅按照调制信号的大小成线
性变化的高频振荡；显示模块是LED 显
示波形频率振幅等情况；功率放大模块实
行高保真放大。
2 硬件电路
2.1 ICL8038
有系统框图可知，本文使用的是
AT89C51 单片机来控制调制信号和载波
信号，而调制信号和载波信号的发生电
路采用的是ICL8038。ICL 8038 是一种
精密的震荡电路，能够输出多种波形（正
弦波、三角波、矩形波），频率调整范围为
0.001HZ ～ 300kHz 的低失真脉冲信号。调
节电流或电阻可以控制输出波形的频率
和占空比。另外由于该芯片具有调频信号
输入端, 所以可以用来对低频信号进行频
率调制。
2.2 信号调制
在模拟电子技术和高频电子线路中，
振幅调制，同步检波、混频、倍频、鉴频等
调制与解调的过程，均可视为两个信号相
乘，因此如何完成信号的调制（即完成两
个信号的相乘）成为了设计的重点。为了
微电脑理疗仪的设计
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实现价格经济，性能优越的要求，本文采
用集成电路MC1496（双平衡四象限模拟
乘法器）完成信号的调制。
2.3 功率放大模块的设计
功率放大模块采用TDA2030，作为高
保真集成功率放大器芯片的TDA2030 具
有一下特点，输出功率大于10W、频率响
应为10-14000Hz，输出电流峰值最大可达
35A，其内部电路包含输入级，中间级和输
出级，具有适中保护和过热保护，可确保
电路工作安全可靠，TDA2030 使用方便，
外用所需元器件少，一般不需要调试即可
成功。
2.4 LED 显示设计
LED 显示设计采用动态扫描方式，把
数码管的八段和同名端连在一起，利用单
片机的I/O 线来控制每个数码管的公共
端，当CPU 给字段送字型码时，所有的数
码管接受相同的字型码。
数码管的COM 端决定了数码管亮灭，
其中COM 端与单片机的I/O 口相连，由单
片机输出位码到I/O 控制何时哪一位数码
管亮。采用动态扫描的方法在显示位数多
时比较节省I/O 口，硬件电路比静态扫描
简单。
2.5 电源模块
集成的稳压电源种类很多，但是从
大体上来说分为线性电源和开关电源两
种。开关电源效率高、体积小、功耗低，但
是设计复杂。线性电源具有结构简单，方
便使用的特点，但是效率较低。常用的三
端固定式线性稳压器W7800 系列（又称
W78×× 系列）作为稳压管,W78×× 输
出电压为正值，主要输出电压5V、6V、
9V、12V、15V、18V 和24V，共七个档次；
输出电流为1.5,0.5,1A 三个档次。本文采
用7805 作为稳压芯片，1 引脚为输入，2
引脚为地，3 引脚为输出。1、2 引脚间
的输入电压为9V，2、3 引脚间的输出电
压为5V，最大输出电流为1.5V。
3 结论
电刺激信号的频率、脉宽、幅度对于
人体的各生理部位，以及人体的个体差异
和病症不同等特点，为了避免人体组织对
电刺激的生理适应性反应，本文利用单片
机、波形发生电路以及功率放大电路和模
拟乘法器等模块设计了具有多种电刺激
信号的微电脑理疗仪，能够产生频率可调
的脉冲波、尖峰波、三角波、锯齿波、正弦
波等信号。
【参考文献】
[1] 沈伟慈. 高频电路[M]. 西安：西
安电子科技大学出版社,2000.
[2] 童诗白. 模拟电子技术基础[M].
第二版. 北京：高等教育出版
社,1987.
[3] 宣月青. 电子线路[M]. 第三版. 北
京：高等教育出版社,1988.
[4] 张厥胜等. 锁相环频率合成器[M].
北京：电子工业大学,1997.
【作者简介】
沈杨，研究方向：信号与信息处理