基于单片机的低频可编程远程小功率电刺激器设计

摘要

信号发生器已广泛应用于生活、医疗、实验等各个领域，神经电刺激疗法已被证实对神经系统疾病有确切的疗效，在欧美神经电刺激疗法治疗一些神经系统疾病已经相当普及。然而传统的电刺激器多为模拟方法产生刺激信号，其硬件较多、繁琐复杂、可移动性差、精度不高，且多为高频信号，不能满足现代医疗和实验的需要。
　　针对传统模拟发生器的以上诸多问题，本文将数字信号技术和单片机控制技术相结合，设计了一款以单片机为控制核心的新型低频可编程远程小功率电刺激器，可产生频率为4～12HZ的低频正弦波、方波等波形信号，还可根据用户需求自编程一些特殊的波形信号。该刺激器主要应用了直接数字合成(DDS,DirectDigitalSynthesize)技术，通过分点采样获取所需波形信号的数字量，再利用DAC0832转换器将各采样点的数字量转换成模拟量，得到所需的电流刺激信号，改变DAC0832的参考电压来控制电流信号的幅值，改变相邻输出采样点的时间间隔来调整波形频率。与以前的模拟信号发生器相比，该数字信号发生器具有频率分辨率高(可达mHz至?Hz量级)、可较为精确地产生低频信号、频率切换快(可达几十ns量级)、频率切换时相位连续和相位噪声低以及全数字化易于集成等优点。
　　本系统主要由矩阵式键盘模块、LED显示模块、DAC转换模块、V/I转换模块、无线收发模块、电源模块等部分构成。操作人员可通过键盘和LED模块进行人机交互，并通过无线收发模块进行控制信号的传输，从而实现在20～50米远距离内对输出波形的频率、振幅等特性的控制，适用于医学上活体实验的特殊要求。

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第一章 绪论

§1-1 课题研究背景及意义

§1-2研究现状及发展趋势

§1-3本文主要工作

第二章 数字波形发生模块

§2-1单片机部分

§2-2 DA转换部分

§2-3 V/I转换电路模块

§2-4 本章小结

第三章 人机交互接口模块设计

§3-1 键盘输入模块

§3-2 数码管显示模块

§3-3 本章小结

第四章 无线收发模块

§4-1 NRF24L01介绍

§4-2 无线数据的传输

§4-3 本章小结

第五章 电源模块

§5-1 各电源方案的比较

§5-2 各模块电源的确定

§5-3 改进的电源设想

§5-4 本章小结

第六章 软件编程和仿真

§6-1 软件的选择

§6-2 各模块程序流程图的设计

§6-3 Proteus仿真设计

§6-4 本章小结

第七章 PCB电路板的设计

§7-1 采用的设计软件

§7-2 原理图设计

§7-3 PCB板设计

§7-4 本章小结

第八章 整机调试

§8-1 硬件调试

§8-2 本章小结

第九章 工作总结与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成