基于PIC16F876的激光心脑血管治疗仪的设计

　　0 引言

　　心脑血管治疗仪是一种新型激光心脑血管治疗仪，对高血粘度、高血脂 、 高 胆 固 醇 ( “三 高 ”) 症 状 具 有 明 显 的 缓 解 效 果 。 本 文 以PIC16F876A型单片机作为核心芯片，采用特定波长650纳米的“人体光学窗口”激光、实现功率可调、特定桡动脉体表照射，并附加了基于光电容积脉搏波描记(Photo Plethysmo Graphy PPG)原理的脉搏检测功能。

　　1 系统硬件设计

　　该系统包括输入、输出两大部分，主要包括激光器控制模块;脉搏检测模块;聚合物电池电量检测模块;LCD液晶显示等模块。

　　1.1 单片机与激光器控制部分

　　本系统采用Microchip公司生产的PIC16F876单片机。该单片机是8位的高性能类精简指令集(RISC)单片机，具有实用、低价、指令集小(35条)、低功耗、高速度、体积小、功能强等优点。

　　系统利用PIC单片机来控制一组共4个650nm半导体激光器发射，这里只是使用了它的发射段。激光器的工作电流是30～35mA，用串联电阻来控制电流。激光器照射输出的功率通过占空比来调节，并可根据工作时间自动关闭。

　　1.2 脉搏检测部分电路的设计

　　1.2.1 光电式脉搏传感器的原理。光电容积脉搏波描记法(PPG)是借助光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法，将光强度变化信号转换成电信号，便可获得指端容积脉搏波信号。

　　1.2.2 光源及接收器的选择。在PPG的应用中，一般选取发光峰值波长为940nm的光作光源，这时获得的动脉血脉搏波形和静脉血回流波形都较为理想[5]。

　　本文选用波长为935nm的0PB710F自发射接收开关元件作为PPG检测的光源和接收器，该元件将发光二极管和光电三极管集成封装在一起，内置隔离膜可防止发光二极管不经发射直接进入光电三极管，且两者角度在封装中得到了较好的设计，非常适合反射式光电检测。同时由于表面采用特殊的过滤材料，能够有效抑制各种可见光和荧光灯的影响。该传感器的反射距离为6.35mm，实现了非接触式测量，且具有波长较长，体积小，结构简单，受环境光干扰小等优点。

　　1.3 信号调理电路的实现

　　从光电管接收的人体脉搏信号比较微弱，频率较低，且噪音较大，系统进行了两级滤波和两级放大，最后通过整形电路实现光电信号的转换，使传感器输出的脉冲信号与数字信号电平匹配，作为数字信号直接送入单片机。

　　1.4 液晶设计及实现

　　液晶显示内容的设计应用可以采用AutoCAD2004等软件，在液晶控制部分的设计，考虑要尽可能减小体积，在与生产厂家联系之后，定制了液晶驱动模块，采用串行通信方式实现对液晶的控制