光谱灯光刺激近视治疗仪灯光控制器的设计

　　光谱灯光刺激近视治疗仪是根据灯光光谱刺激眼睛及眼睛周围穴位从而达到治疗眼睛近视的目的。

　　1　技术要求

　　根据有关资料显示,灯光光谱采用红、绿、蓝三色灯光分别分时刺激眼睛及眼睛周围穴位,一般要求是:红灯采用弱(亮1 s)、中(亮1 s)、强(亮1 s)、停止3 s,循环3 min;红(亮1 s,灭1 s)、红(亮1 s,灭1 s)、蓝(亮1 s,灭1 s)循环1.5 min;红(亮0.3 s)、绿(亮0.3 s)、蓝(亮0.3 s)循环1.5 min。

　　2　控制器ASM流程图

　　根据上面技术要求可以画出控制器ASM流程图如图1所示。系统在T0(0000)状态,接到MF命令,S1=1,控制信号CLR=1,时钟信号清零,开始记时,进入T1。

　　循环一:T1(0001)状态,红灯弱亮;当时间t=1 s时,状态信号S2=1,控制信号CLR1=1,1 s清零,进入T2(0010)状态,红灯中亮;当时间t= 1 s时,进入T3(0011)状态,红灯强亮;当时间t= 1 s时,进入T4(0100)状态,红灯灭;当时间t=3 s时,状态信号S3=1,控制信号CLR2=1,3 s清零;这时如果时间t<3 min,进入T1(0001)状态循环;如果t≥3 min,状态信号S4=1,进入T5状态,控制信号CLR=1,时钟信号清零。

　　循环二:T5(0101)状态,红灯强亮;当时间t=1 s时,状态信号S2=1,控制信号CLR1=1,1 s清零,进入T6(0110)状态,红灯灭;当时间t=1 s时,进入T7(0111)状态,红灯强亮;当时间t=1 s时,进入T8(1000)状态,红灯灭;当时间t=1 s时,进入T9(1001)状态,蓝灯强亮;当时间t=1 s时,进入T10(1010)状态,蓝灯灭1 s;这时如果时间t<1.5 min,进入T5状态循环;如果t≥1.5 min,状态信号S5=1,进入T11状态,控制信号CLR=1,时钟信号清零。

　　循环三:T11(1011)状态,红灯亮,当时间t=0.3 s时,状态信号S6=1,控制信号CLR3=1,0.3 s清零,进入T12(1100)状态,绿灯亮;当时间t=0.3 s时,进入T13 (1101)状态,蓝灯亮0. 3 s;这时如果时间t<1.5 min,进入T11状态循环;如果t≥1.5 min,状态信号S5=1,进入T0状态。

　　控制器的设计可以使用ASM法,根据ASM图画出状态转换表,写出驱动方程和输出方程,然后采用触发器、数据选择器和译码器进行设计。还可以采用MDS法,因为状态较多,输入变量较多,采用MDS法较为简便。

　　3　控制器MDS状态图

　　根据ASM图画出MDS状态图,如图2所示。

　　4　硬件实施

　　4.1　元器件选取

　　根据MDS图,选用四位二进制计数器74161为基本元件,74161的逻辑图如图3所示,功能表如图4所示。

　　74161有3种操作:计数、保持和预置,为了电路的组合部分尽量简单,优先考虑计数和保持功能,根据MDS图和74161功能表可画出74161操作表如图5所示。

　　4.2　求功能控制端和置数端的激励函数

　　74161功能控制端有:Cr,LD,P,T;置数端有:D,C,B,A。为得到各路的激励函数,分别画出各路激励函数卡诺图如图6所示。