【正文】 HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 附錄一 元件清單 ............................................. 23 附錄二 主 程序 ............................................... 25 附錄三 電路圖 ............................................... 36 附錄四 實(shí)物圖 ............................................... 37 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 序 言 電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和 圖像分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥，理療設(shè)備。 本設(shè)計(jì)利用 51 單片機(jī)控制輸出脈沖信號(hào)，利用按鍵， LED 數(shù)碼管，報(bào)警，電源等外部硬件組成一個(gè)脈沖理療儀， 對(duì)各方案進(jìn)行了細(xì)心的比較，并對(duì)設(shè)計(jì)中使用的芯片進(jìn)行了仔細(xì)的分析。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 第 1 章 緒論 課題的目的和意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)日益頻繁和現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，越來越多的人明顯的感覺或經(jīng)驗(yàn)所帶來的壓力重， 精神壓力迄今已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的一大“隱形瘟疫”，對(duì)人們的身心健康構(gòu)成了相當(dāng)大的威脅，如不加以重視，其危害和遺患將十分嚴(yán)重 [3]。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 利用單片機(jī)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)： 工作電壓 +5V； 能 輸出幅度可調(diào)的脈沖信號(hào)； 1到 30分鐘的治療 ，最后能報(bào)警 ； 理療 時(shí)間可通過 LED 數(shù)碼顯示。示意框圖 21如下： 圖 21 單片機(jī)控制原理框圖 方案 2 本系統(tǒng)采用 FPGA 作為中央處理單元控制脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生脈沖實(shí)現(xiàn)理療，通過 LED 數(shù)碼管時(shí)間顯示，并通過蜂鳴器 實(shí)現(xiàn)即使報(bào)警。 其中方案一 軟硬件結(jié)合，硬件成本低，軟件容易實(shí)現(xiàn)，優(yōu)化型相對(duì)比較好，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，且滿足設(shè)計(jì)要求。 所以選擇方案一實(shí)現(xiàn)功能。工作時(shí)，只需要插上插頭。 3. 按鍵模塊 本設(shè)計(jì)需要五個(gè)鍵，一個(gè)為復(fù)位鍵，四個(gè)為設(shè)置時(shí)間的時(shí)，分，信號(hào)的強(qiáng)度和確認(rèn)鍵。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)為 STC12C5A60S2。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，2路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合 [4]。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。在 EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低 8位地址。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高 8 位地址。 — (1017) P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括 :單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路 。下圖 32 是 STC12C5A60S2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖 。 復(fù)位原理，單片機(jī)高電平復(fù)位，上電瞬間，電容兩段極性不能突變 [5]，所以單片機(jī) 9 腳瞬間高電平復(fù)位，很快電容 C3 充滿電后，單片機(jī)9腳被拉低，處于工作狀態(tài)，只要重新上電，單片機(jī)就會(huì)復(fù)位一次。 圖 33 單片機(jī)復(fù)位電路 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 單片機(jī)晶振模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。將 12MHZ的晶振連接到引腳 XTAL1 和 XTAL2，電容 C2， C4 采用 22pF，可以用來穩(wěn)定振蕩器的頻率 ,兩個(gè)電容為負(fù)載電容，兩個(gè)電容的作用是容易起振和減小頻率的溫漂。 頻率較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很小的誤差，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間才能獲得較大的頻率波形。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 這部分電路比較簡(jiǎn)單，外接 12V 直流電源，可用電源供電，插上電源后，經(jīng)過 LM7805穩(wěn)壓管，輸出電壓 VCC,再通過 220uF 電容濾波。 單片機(jī)的 P3口（ ） P3 口是一個(gè)帶 內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，功能由程序定義，系統(tǒng)共有四個(gè)按鍵， 為設(shè)置功能， 為確認(rèn)鍵， 為減小鍵， 為增大鍵。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 圖 37 顯示模塊 數(shù)碼管有共陰和共陽的區(qū)分，單片機(jī)都可以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是驅(qū)動(dòng)的方法卻不同，并且相應(yīng)的 0～ 9 的顯示代碼也正好相反。 ， ， 控制數(shù)碼管的千，百，十個(gè)位，當(dāng)相應(yīng)的端口為低電平，驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通 ，驅(qū)動(dòng)晶體管的數(shù)字控制提供了高電平 ，這時(shí)只要 P0 口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。 通過 一個(gè) 220 歐姆的電阻直接給數(shù)碼管的 8 個(gè)段位供電， 和 、 、 端口控制數(shù)碼管的 千位、 百位、十位和個(gè)位的供電。 報(bào)警模塊 下圖 38為報(bào)警電路模塊。 報(bào)警電路中光報(bào)警采用發(fā)光二極管，聲報(bào)警采用蜂鳴器來設(shè)計(jì)，采用一個(gè)引腳控制。對(duì)于發(fā)光二極管，必須采用限流電阻，否則會(huì)使二極管電流過大而燒壞。 升壓電路 下圖 39為升壓 模塊電路。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 圖 39 升壓電路 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件圖 通過前面的單片機(jī)復(fù)位電路、晶振模塊、電源模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、升壓模塊、按鍵模塊組成了系統(tǒng)硬件圖。 系統(tǒng)硬件分析 當(dāng)系統(tǒng)通電后，電壓接 +12V 到 LM7805 穩(wěn)壓管，輸出 +5V 電壓，通過 C5濾波，二極管 D4 為保護(hù)電路，通入單片機(jī)，然后單片機(jī)最小系統(tǒng)開始工作，首先單片機(jī)晶振電路工作， 12MHZ 的晶振連接到引腳 XTAL1 和 XTAL2，電容 C2 和 C4 分別并到兩端， 兩個(gè)電容的作用是容易起振和減小頻率的溫漂，晶振模塊為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。顯示電路 通過 7個(gè) 220 歐姆 和一個(gè) 330 歐姆 的電阻直接給數(shù)碼管供電， 和 、 、 端口控制數(shù)碼管的 千位、 百位、十位和個(gè)位的供電， 三極管 Q1， Q2， Q3， Q6，為驅(qū)動(dòng)放大DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 的作用 。 蜂鳴器電路中，當(dāng)輸出高電平時(shí)，三極管截至，當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器產(chǎn)生報(bào)警聲。當(dāng)單片機(jī) 置低時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH JFHDSJKFHJKDS HFJKDSHF DSJKFHDSJK 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原則 系統(tǒng) 軟件 是一種不需要用戶干預(yù)的程序集合，也控制和協(xié)調(diào) 計(jì)算機(jī) 和 外部設(shè)備 ，主要功能是調(diào)度，監(jiān)控，維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件才能協(xié)調(diào)工作。 ： 合理的要求，設(shè)計(jì)了軟件，它具有良好的結(jié)構(gòu)，完整的文檔的科學(xué)方法，完備系統(tǒng)的性能。 :可測(cè)試性就是設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù) 集合，用來測(cè)試所建立的系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)得到全面的檢驗(yàn)。 主程序設(shè)計(jì)流程圖 總流程圖如下圖 41所示 ,從程序開始，進(jìn)入顯示，然后系統(tǒng)初始化，看按鍵是否按下，假如按鍵按下，則進(jìn)入相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，如不按下按鍵，則返回初始化，進(jìn)入數(shù)據(jù)參數(shù)之后，下一步進(jìn)入定時(shí)中斷和顯示端口，最后脈沖輸出，如想重新設(shè)置，則返回系統(tǒng)初始化。其流程圖如圖 42所示。其流程圖如圖 43 所示。之后就上電檢測(cè)，檢測(cè)的方法是看數(shù)碼管上面有無顯示，發(fā)現(xiàn)能夠顯示，則表示這部分沒有問題了，緊接著進(jìn)行下一步的硬件焊接工作。單片機(jī)的四個(gè)按鍵都有自己的功能。發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管可以正確的按鍵功能，但是稍顯遲 鈍，但經(jīng)檢查后并沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。 用萬用表和示波器檢測(cè)輸出信號(hào)口，測(cè)的數(shù)據(jù)與要求的基本能符合。 DJKHJKFDSFJK HJDSKH FJDH JKFDHSJK FDSJK JKDHFJKH