基于STC12C5052AD单片机的电针仪设计

　　0　引言

　　针灸治疗是中医传统疗法之一,应用广泛,效果可靠。因此各种形式的电针仪大量应用于临床,但由于诸多因素,电针仪的售价较高,不能广泛应用于家庭保健中。通常的电针仪体积一般较笨重,不易携带。在分析现有市面的电针仪的前提下,考虑体积、性价比等多方面因素,本文提出了一种新的电针仪控制方案———利用STC单片机及集成红外遥控模块实现无线红外控制的数字式电针仪,以满足小体积、性价比高的便携式、袖珍型电针治疗仪。

　　1　STC12C5052AD的性能特点

　　STC12C5052AD单片机是单时钟/机器周期的兼容8051内核单片机,是高速/低功耗的新一代8051单片机,全新的流水线/精简指令集系统结构,内部集成MAX810专用复位电路;具有8路8位精度的ADC;具有2路PWM/PCA(可编程计数阵列)可用于实现两个定时器或2个外部中断;支持UART,SPI;工作电压范围2.4~ 3.8 V;用户可利用的程序空间高达5 K字节;片上集成了256字节的RAM;支持ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用的编程器。

　　2电针仪工作原理

　　电针仪器将现代的电子技术与古老的针刺技术相结合,是一种以脉冲作为能量的电能输出器。其中电脉冲包括脉冲宽度、频率和幅度3个要素。根据我国中医补泻的要求,采用低频弱刺激为补,可用5 Hz以下的连续波或者疏密波(0.5/1 Hz),刺激强度为刚有微弱感觉或稍小为度,采用高频强刺激为泻,可用20 Hz以上的间断波或疏密波,刺激强度可较大而无痛感为度。如在要求引起肌肉收缩、放松的电按摩,抢救呼吸衰竭等治疗时,应采用约100 Hz的间断或疏密波(0.2/1),刺激强度应使肌肉强直。镇痛可用400 Hz以上的间断或疏密波。

　　市面上一般的脉冲治疗波的脉冲宽度在0.04~0.4 ms,周期在10~20 ms,波幅正脉冲电压最大60 V,负脉冲电压最大120 V,脉冲宽度可调。临床常用的波形有密波、疏波、疏密波和连续波4种。

3系统硬件设计

　　3.1红外发射部分

　　在本系统中,红外发射采用专用的红外发射芯片HT6221遥控器编码芯片,该芯片采用PPM方式发送16位地址码和8位数据码,输出的发射频率为38 kHz。针对于具体的实际需求,在功能选择上,本系统共采用8个按键,分别实现:开机、幅度增、幅度减、4种波形(为临床常用的波形按一定的组合方式实现不同的功能所设计)单独选择及自动控制方式,采用自动控制方式在4种功能波形的基础上实现功能间有规律的相互切换,从而达到对病人治疗的目的。其遥控硬件电路如图1所示。

　　3.2红外接收及处理部分

　　对于红外接收部分,在系统中,采用软件解码的方式实现,遥控信号是调制在红外线上的脉冲信号,当遥控器工作时,红外检波二极管检出载有相应频率的脉冲信号,然后经滤波器滤波,再经过检波器检波后得到6621码制的指令码脉冲,该指令码脉冲在经积分电路和磁滞曲线比较器对脉冲整形,最后输出与遥控按键相对应的指令码脉冲。而后将该指令码脉冲送至单片机外部中断控制INT0口,经单片机INT0中断响应后,解析出对应码字。当系统解码成功之后,由单片机控制输出相应的电源PFM信号以及治疗脉冲波(此脉冲波根据实际治疗需要,由密波、疏波、疏密波和连续波按一定的变化规律组合),送至输出控制电路。在后级的电极片上得到相应的输出频率、幅度的电压信号,从而达到电击与电针的效果。其STC12C5052AD处理电路及输出控制电路及开路检测电路分别如图2、图3所示。