基于微控制器的半导体激光治疗仪设计

　　1概述

　　激光是20 世纪人类伟大发明之一，并且广泛应用在很多领域。低强度激光照射治疗的临床价值国内外已经肯定。本文论述的激光治疗仪主要是通过半导体激光的生物刺激效应，促进细胞再生，改善血液循环，消炎止痛，减轻水肿，调节机体免疫功能。

　　老式的激光治疗仪控制部分采用分立元件组成，结构复杂，可靠性低，难以维护。而现在微控制器已经非常流行，且具有集成度高，可靠性好，价格低廉，易于维护等多种优点。因此用微控制器替代分立元件作为控制的新型激光治疗仪已经势在必行。

　　本机具有USB接口，可以通过计算机上位机软件进行操作也可单机直接操作，通过上位机还可以进行治疗仪软件升级，以及治疗数据管理，和单个患者疗程管理等，使用非常灵活方便。

　　2硬件系统组成

　　该系统包括微控制器(PIC18F4550) 单元，电源单元，激光输出单元(包括半导体激光二极管，数模转换器(DigitalAnalogConvert-e r，简称 DAC) 和电压基准) 和人机接口单元 (包括 240×128 点阵式液晶显示屏(LCD)，各种控制按键，指示灯(IndicatorLED)，蜂鸣器)，以及上位机接口单元(USB通信)。

　　系统总体硬件组成见图1。

　　2.1 微控制器单元

　　PIC18F4550 是美国微芯(Microchip) 公司推出的一种集模拟、数字于一体的采用纳瓦技术的高性能增强型闪存USB单片机。其最大工作频率 40MHz，指令执行可达到 10MIPS，可实现优越的系统性能。带有32KB的Flash 存储器和2KB的在片RAM;共有36 个I/O端口;集成有电源管理功能，在片上电复位;兼容USBV2.0，具有低速(1.5Mb/s) 和全速(12Mb/s)，支持控制、中断、等时和批量数据传输，USB具有 1KB双重存取 RAM，内置稳压器的片上 USB收发器;支持主控同步串口 (MSSP) 和增强型通用同步 / 异步收发器(EUSART);且其内部集成有 256B 的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可用来保存系统参数。该功能既省去了外部EEPROM，又减少了MCU接口资源，有效地降低了产品成本。

　　2.2 电源单元

　　电源部分是整机稳定可靠工作的动力源泉，本机共有两路电源，隔离变压器整流稳压后，一路采用微芯公司的低静态电流LDO 稳压器MCP1827，MCP1827 具有 1.5A 的电流输出能力，可快速响应负载的瞬态变化，为主控芯片提供干净充足的电源;另一路主要采用国际整流器公司的IRF3710，IRF3710 常温下可以提供150W 的输出能力，能灵活调节输出，具备足够的余量，充分满足了激光管的功率需求，结合控制电路，产生半导体激光管的驱动电流，为激光输出单元供电。

　　2.3 激光输出单元