基于STC单片机的多路银针温控仪的研制

摘要

多路银针温控仪(以下简称温控仪)是为全面取代艾导热银质针疗法而量身定做的专用温控加热治疗设备。该仪器具有多路探头快速加热、加热丝与热电偶实时状态检测、恒温控制、超温报警以及定时管理等功能。论文设计了一种32路银针温控仪，主要完成的工作有：
　　(1)系统总体方案设计，选择嵌入式IAP15W4K58S4单片机作为下位机分机(16路输入输出控制)主控CPU，MCGS工控触摸屏作为人机交互界面，采用RS485总线和ModBusRTU通讯协议实现多机串口数据通讯。
　　(2)下位机多路硬件测控电路设计包括：主控CPU的选型及相关性能测试验证；温度传感器选型、微小信号放大及调理电路的设计、高精度A/D转换器的应用以及多路切换等；多路加热输出功率驱动、多路加热丝和传感器故障状态检测电路以及串口通讯接口电路设计。
　　(3)下位机控制软件编写。基于Keil Vision4软件编写了下位机测控程序，控制单片机实现多路模拟量采集、AD转换以及数据处理、基于定时器中断的模拟PWM加热输出功率自动控制以及多机UART串口通讯。
　　(4)上位机工控触摸屏人机交互界面软件设计，通过串行接口与下位机相连，在线显示多路实时温度、传感器标定、工作参数设定和调节、实际探头工作状态显示，实现任意加热探头工作选择等。
　　根据温控仪实际应用经验以及实验室研究结果，设计了一种基于工业彩色触摸屏的医用多路银针温度控制系统，提出了基于模拟PWM的多路温度控制方法以及基于场效应管的加热丝以及热电偶状态检测电路的设计方法，经过电路改进，交付山西省运城市盛义堂颈肩腰腿痛医院进行了半年的临床应用。

目录

声明

1绪论

1. 1温控银针治疗仪研究背景及意义

1. 2现代温控银针治疗仪器的研究现状和发展趋势

1. 3本课题研究的主要内容及章节安排

2多路银质针温控治疗仪的总体设计方案

2. 1温控治疗仪总体功能分析

2. 2温控仪测控系统总体方案设计

2. 3本章小结

3温控仪下位机硬件电路设计

3. 1主控CP U选型与性能特征

3. 2基于线性电源原理设计的系统控制电源

3. 3模拟电子开关在16路信号输入端口扩展中的应用

3.4 基于INA128 仪表放大器的信号放大与调理电路设计

3. 5加热丝控制输出与功率驱动电路设计

3. 6加热丝与热电偶状态检测电路设计

3. 7数字式温度传感器在热电偶温度补偿电路中的应用

3. 8 R S 485总线多机通讯原理在多路温控仪中的应用

3. 9其他辅助电路设计

3. 10硬件抗干扰设计

3. 11本章小结

4温控仪测控系统下位机程序设计

4. 1温控系统下位机软件结构设计

4. 2温控仪下位机主程序及系统初始化定义

4. 3多路温度数据采集与模数转换子程序设计

4. 4单总线数字式温度传感器DS 18B20数据采集子程序

4. 5加热丝温度控制方案设计

4. 6加热丝与热电偶状态检测子程序

4. 7 UART串口通讯

4. 8本章小结

5温控治疗仪人机交互界面设计

5. 1温控仪人机交互界面概述

5.2 基于MCGS 工控触摸屏的多路温度控制系统界面设计

5. 3本章小结

6多路银质针温控治疗仪样机测试与应用

6. 1多路温控仪样机说明与测试

6. 2多路温控仪测试系统下位机控制电路硬件测试

6. 3多路温控结果综合分析

6. 4本章小结

7结论与展望

7. 1结论

7. 2展望

致谢

参考文献

附录一 攻读硕士期间所参与的科研项目与取得的学术成果

附录二 基于STC单片机的多路温控仪下位机源程序