多功能理疗保健仪的研制

　　1引言

　　随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，兼具康复治疗和保健、美容功效的电子理疗设备受到广泛欢迎，迅速普及到一般家庭。目前市场上销售的电子理疗设备不下数千种，但相当一部分存在功能单一、 智能化程度低、 疗效欠佳等问题。 为此， 经过认真论证和反复实验， 我们研制出一款以 AVR 单片机为核心， 集雾化吸入治疗、 室内杀菌消毒、 皮肤护理、 电疗、 按摩、 体温测量、 脉搏测量功能于一体的新型理疗保健仪。 该仪器既可单独使用， 也可连接 PC 机， 利用上位软件进行数据处理和参数下载， 为进一步提高治疗效果创造了条件。

　　2系统组成

　　多功能理疗仪由 ATmega169P 单片机、人机交互设备、PC 通信接口、3 个理疗模块(超声雾化、电疗、按摩)、2 个测量模块(体温、脉搏)构成，总体结构如图 1 所示。ATmega169P 是 AVR 系列中的一款中高档 LCD 型单片机， 内含 16kB Flash 程序存储器、1kB 数据存储器、512B E²PROM、4×25 段 LCD 驱动器 、54 个多功能 I/O口、3 个带预分频器和比较输出的定时/计数器 (可提供4 路 PWM)、22 个中断源 、8 路 10 位 A/D 转换器以及USART、SPI、USI、WDT、低压监视器等部件。丰富的片内资源，优化的 CPU 结构，保证了ATmega169P 执行输入输出控制、人机交互、数据传送等多项任务的实时性。图 1 也同时给出了单片机口线分配方案，这里充分利用了不同口线的特殊功能，以简化系统软硬件设计。 下面以超声雾化和电疗模块为重点，介绍该理疗仪的具体实现。

　　3硬件实现

　　3.1 理疗模块

　　3.1.1 超声雾化模块： 图 2 为超声雾化模块的具体电路。 以三极管 T11 为核心的振荡电路通过压电换能器 TD 产生 1.7 MHz 的超声波， 超声波穿过水槽中的水和雾化杯底部的透声膜，使杯中药液产生空化效应，形成直径 1～5 μm 的细微雾粒，再借助送风装置和螺纹管输送至医用面罩进行吸入治疗或面部皮肤护理，也可喷射到室内空间进行加湿或杀菌消毒。

　　单片机通过 PB7 输出频率为 15 kHz 而脉宽可变的 PWM 信号，经光电隔离、功率驱动和低通滤波后为T11 提供基极偏流，实现雾量调节功能。 直流风机 MT的转速与雾量大小保持同步，具体由单片机 PB4 口控制(也采用 PWM 方式)。液位开关 K1 的状态通过 PF6读入单片机，缺水状态下令雾化模块停止工作，并给出报警提示。 图 2 中使用了两个光耦器件，以消除振荡电路和感性电机负载对单片机的反向干扰，确保系统可靠工作。

　　3.1.2 电疗模块： 电疗模块由软件波形发生器和图 3 所示的信号调制与驱动电路构成，图 4 为电路各点的基本信号波形。 单片机在软件控制下， 由 PF0、PF1 输出两相低频脉冲信号，通过三极管 T8、T9 对PB5 输出的中频载波进行调制， 已调波加到 T3、T4、T5、T6 构成的 H 桥驱动电路进行功率放大，最后通过医用电极输出，作用于人体穴位或病变部位。 T1、L1、D1、 C1 构成升压变换电路 ， 单片机通过 PB6 输出15 kHz 脉宽可变的 PWM 信号 ， 使升压电路的输出(即 H 桥工作电压)在 60~120 V 之间变化，起到调节刺激强度的作用。