无线遥控盆腔治疗仪设计方案Word格式文档下载.docx

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1.2遥控器原理6

1.3设计任务6

1.4设计的意义6

第2章无线遥控原理7

2.1发射电路原理7

2.2接收电路原理7

2.3天线原理7

2.3.1什么是天线7

2.3.2天线的种类8

第3章遥控方案设计9

3.1系统设计9

3.2解决方案

（一）10

3.3解决方案

（二）11

3.4方案讨论12

第4章系统实现13

4.1工具介绍13

4.1.1Protus原理图与仿真13

4.1.2Protel原理图与电路板制作13

4.2器件介绍14

4.2.1发射集成电路14

4.2.2接受集成电路15

4.2.3编码和解码芯片16

4.2.4单片机AT89S5216

4.2.5LCD1602A显示原理17

4.3键盘编码18

4.4系统构架19

4.5程序实现19

第5章系统测试20

5.1无线发射接收测试20

5.2程序测试21

5.3系统总体测试22

致谢22

参考文献22

附录22

⑴遥控器电路22

⑵接收部分电路图23

⑶源程序24

第1章绪论

1.1课题背景

盆腔治疗仪采用物理的电、热、磁等生理作用，具有促进神经肌肉组织兴奋，局部血液循环和镇痛三种重要作用。

电疗是由盆腔治疗仪产生复杂的中低频电流，经过探头流向贴在腹部两边的电极。

电疗具有积极的生理作用。

热疗是由在探头内部的加热线圈对探头进行加热，并有探头内部的温度传感器，反馈温度，并经过单片机控制加热的温度，以实现盆腔炎的热疗疗法。

本课题是基于对已研发的盆腔炎治疗仪进行改进设计的情况下提出的。

盆腔治疗仪的改进包括温度控制改进、抗干扰改进、探头改进和增加无线遥控功能。

本文正是为解决盆腔治疗仪无线遥控功能，而提出了自己的设计方案。

对盆腔治疗仪进行改进，是针对多年来盆腔炎治疗仪在临床应用中存在的问题而提出的。

在温度控制部分，要力求达到高精度和稳定性，一方面避免温度跳变对病人造成不适，另一方面也是为更好控制治疗的效果。

在抗干扰方面，盆腔治疗仪的电疗输出电流是中低频电流，在治疗时人体感觉不到这种电流的通过。

如果有跳变高频的电流，则容易使运放电路产生高频冲击，不但人体能感觉到，就连按摩电机也造成探头的有明显的抖动。

探头的设计应该更加人性化，按照人体的生理结构设计，让病人用得更舒服。

无线遥控功能的增加，更是为方便盆腔治疗仪使用和提高盆腔治疗仪的智能化。

1.2遥控器原理

遥控器的遥控功能实现，一般是以电磁波或红外线为数据传输介质，实现指令的传送功能。

遥控器发送的数据要经过加密编码，调制，载波输出信号。

接受模块，则进行相反的操作，提取出遥控器发射过来的命令，再由MCU执行相应的命令。

1.3设计任务

对盆腔治疗仪增加无线遥控功能，要从仪器原有方案出发，考虑系统的兼容性，不能对仪器造成附加的干扰和影响。

也要从经济角度考虑，在达到功能要求下，尽量节省成本，为整体仪器提高经济竞争力。

同时从节能角度出发，实现遥控器长时间的工作。

1.4设计的意义

由于盆腔治疗仪对盆腔炎的治疗，具有无副作用和后遗症等优点，在妇科中得到广泛的应用。

在治疗前，盆腔治疗仪的探头需要插入盆腔内，给女病人生理和心理上都造成一定的障碍，同时也给医生（特别是男医生）带来了许多的不便。

具有无线遥控功能的盆腔治疗仪在一定程度上解决了这些问题，医生可以在屏蔽墙后，控制整个治疗过程。

本文正是为解决此问题，提出了盆腔治疗仪遥控模块的解决方案。

第2章无线遥控原理

无线遥控，有基于电磁波和红外线两种。

红外遥控距离短，只能直线方向遥控。

电磁波的遥控具有衍射作用，能跨越一定的屏障，遥控时也不需要直线。

电磁波无线遥控，就是在发射端发射一定频率的电磁波，接收端只提取出相同频率的电磁波信号，并经过解码得到发射端的数据。

2.1发射电路原理

遥控器发射电路，有振荡电路、高频放大器，调制方式一般采用ASK和FSK。

振荡电路可以采用电容、电感的振荡特性来设计，也可加入晶振来简单获得载波信号。

一般载波信号的频率在315MHZ-433MHZ，也可实现更高的频率。

通过高频放大器，高频信号获得更高的发射能量，提高发射距离。

图2-1

2.2接收电路原理

接收电路里面主要有：

天线，滤波电路，解调电路等几部分组成。

图2-2

2.3天线原理

2.3.1什么是天线

天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器。

其基本功能是发射和接收无线电波：

发射时，把高频电流转换为电磁波；

接收时，把电滋波转换为高频电流。

衡量天线性能的一个指标是：

天线增益

计算公式：

天线主瓣宽度越窄，增益越高。

对于一般天线，可用下式估计其增益：

G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×

2θ3dB,H）}

式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度

32000是统计出来的经验数据

对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：

G（dBi）=10Lg{4.5×

（D/λ0）2}

式中，D为抛物面直径

λ0为中心工作波长

4.5是统计出来的经验数据

对于直立全向天线，有近似计算式

G（dBi）=10Lg{2L/λ0}

式中，L为天线长度

2.3.2天线的种类

螺旋天线如：

图2-4

盘卷天线如：

图2-5

短的PCB短截线如：

图2-6

环路天线如：

图2-7

鞭型天线如：

图2-8

第3章遥控方案设计

3.1系统设计

遥控器部分框图如：

图3-1

遥控接受部分框图如：

图3-2

3.2解决方案

（一）

采用玩具遥控芯片TX-2/RX-2编码解码芯片。

TX-2/RX-2是一对采用CMOS工艺制造的遥控专用集成电路.它具有功耗低,电源电压适用范围宽,工作稳定可靠,外围元件少等特点.TX-2是编码发射电路,RX-2是与TX-2配套使用的译码接收电路.

图3-3图3-4

TX-2/RX-2的典型的应用电路如：

图3-5/图3-6

图3-5

图3-6

发射模块：

采用带放大三极管S8050的发射电路模块，一个串行数据输入，另外两个引脚供电，发射距离远。

在不带电线的情况下也能有5-6m的距离，安装上电线发射距离达100m左右。

天线设计采用鞭型天线。

接受模块：

采用自带天线的接受模块，一般为印刷天线，这样可以减少电路的体积，同时减轻天线的调试工作。

3.3解决方案

（二）

采用PT2262和PT2272的编码解码芯片。

PT2262和PT2272最多支持6位数据编码，一般支持4位数据编码。

PT2262和PT2272有三态地址编码功能，只有地址匹配时才能传输数据。

PT2262和PT2272的典型应用电路如：

图3-7图3-8

图3-7

图3-8

发射和接受模块采用<

方案一>

的设计。

发射模块天线，采用螺旋天线，以减少遥控器占用的空间。

3.4方案讨论

基于以上的提出的两个方案，结合现实考虑。

在医疗应用中，同一个病房中可能有多台盆腔炎治疗仪，由于电磁波传播方向是全方位的，一个遥控器的遥控可能会对多台仪器产生影响。

假如没有地址配对，那么在多台仪器工作时，遥控将会变得混乱，所以使遥控器与仪器的一一配对显得非常重要。

基于以上考虑，采用第二种方案能达到现实的要求。

发射接受模块，应该要满足体积小，通信距离远，抗干扰性强等要求，所以应该采用有发射放大三极管的发射电路，外加天线设计；

接受模块采用印刷天线的设计方法。

第4章系统实现

4.1工具介绍

4.1.1Protus原理图与仿真

在程序编写过程中，不可能一次就能成功，程序的测试非常重要。

完全用硬件测试将会浪费很多的时间。

软件工具辅助测试，把程序的编写与具体硬件实现独立起来，加快了开发的速度。

程序测试原理图如：

图4-1

所选取的器件包括：

单片机AT89C52，二态开关，LCD型号为：

LM016L等一些电阻、电容其他元件。

4.1.2Protel原理图与电路板制作

ProtelDXP2004在电路设计方面，提供了从原理图设计到PCB制作的完整的集合。

Protel在PCB制作方面的很灵活，不但有从原理图转到PCB的功能，也提供了自动布线的功能。

这更有利于我们实现遥控器的电路板制作，最重要的是能满足遥控器的键盘实现。

Protel中实现的遥控测试原理图如：

图4-2

4.2器件介绍

4.2.1发射集成电路

图4-3

【主要特点】

1、低功耗发射

2、声表稳频

3、无数据时发射电流为零

4、较宽的工作电压范围

【应用说明】

F05P采用SMT工艺，树脂封装，小体积，声表稳频，内部具有一级调制电路及限流电阻，适合短距离无线遥控报警及单片机无线数据传输。

F05P具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，ASK方式调制。

F05P不能任意调整发射电流，单片机的数据可直接通过串口进入F05P的数据输入端。

F05P在无数据输入时单片机必须为低电平状态；

F05P+在无数据输入时单片机必须为高电平状态。

F05P需要输入数据才能发射，数据信号停止，发射电流为零。

F05P对0.1-1ms的数据脉冲发射效果较理想，过宽过窄的脉冲会引起调制效率下降，过调制或调制不足使收发距离变近。

F05P对直流电平及模拟信号不能发射。

如在数据位前加一些乱码可以抑制接收机的零电平燥声干扰。

若采用通用编码器2262，发射效果比单片机好，因为2262的数据无论怎么变，但脉宽是不变的，即使出现一点突发性的外界干扰，解码器的宽容性也会解码输出高电平。

而单片机则会出现数据错误。

所以单片机必须要工作在可靠的收发区域才能保证较低的误码率。

F05P有4个功能引脚，因为体积小，功耗低，无天线只能满足短距离使用，而天线对距离起着很大的作用，天线能否匹配，也是很关键，匹配良好的天线能增加几倍的距离，匹配不好的天线效果很差甚至会引起频率漂移。

天线的长度应取发射频率的1/4波长，可以用一根直径0.5-1毫米，长度（433M）18厘米；

（315M）24厘米的漆包线代替。

但天线必须拉直，指向无所谓。

短于1/4波长或弯曲的天线效果会很差。

F05P应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响而停振。

FO5P发射距离与输入信号，发射电压，电池容量，发射天线及发射环境有关。

在障碍区由于折射反射会形成一些死区及不