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1、论文题目远红外旋磁治疗仪论文类型(划“”)产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告选题主要内容简介（1、选题的背景及应用价值2.课题的主要目的及内容3.预期效果4.论文中新见解5.论文要解决的问题和拟采取的手段）：一 选题的背景及应用价值：阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）是常见病和多发病，其症状为睡眠中反复憋醒、睡醒后头痛、血压升高；可伴发夜间心绞痛、心律紊乱；睡觉不解乏、白天困倦、嗜睡。长此以往会带来记忆力减退、反应迟钝、工作能力降低，还会诱发心脑血管疾病，严重时会引起窒息对生命造成威胁。以往对于阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的各种内、外科治疗方法，不但费用高，近期和远期效果也不
2、近人而远红外的热作用通过神经体液的回答反应，消除了炎症的病理过程，原来遭到破坏的生理平衡状态得以恢复，提高了局部和全身的抗病能力，激活了免疫细胞功能，加强了白细胞和网状内皮细胞的吞噬功能，达到消炎抑菌的目的。红外的热效应使皮肤温度增加，交感神经能力减低，舒血管活性物质释放，血管扩张，血流回忆。血循环改善，增强了组织营养，活跃了组织代谢，提高了细胞供氧量，发送了病灶区的供血供氧状态，加强了细胞的再生能力，控制了炎症的发展并使其局限化，加速了病灶的修复。而应用理疗的磁场疗法，可以利用磁场对酶活性的影响，尤其是对水解酶活性的促发作用和调节神经内分泌功能的作用，在短时间内促进气道周围组织分解代谢增强，
3、张力增强，弹性增加，从而解除气道狭窄，使呼吸通畅，解除鼾症。无创、无痛、舒适，花费少, 临床初步观察具有良好的近期和远期效果，为临床上治疗OSAHS提供无创而有效的新方法。二 课题的主要目的及内容A. 研究目标本论文主要是要设计一台可用来治疗阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征及相关病症的旋磁远红外热辐射治疗仪。同时该治疗仪能在治疗OSAHS的同时实时检测呼吸，体温等生理参数，用以辅助治疗，并检验治疗效果。B. 研究内容本设计的系统框图如图1所示，整个系统大体分为单片机，电机控制旋磁模块，红外热辐射及温度反馈模块、与上位机通信以及显示和按键等七个部分。其中单片机负责电路整体的控制逻辑，包括时钟，按键
4、输入、显示控制、各功能模块电路工作状态检测及控制;电机控制旋磁模块主要是通过直流电机控制旋磁部件转速，用以达到旋磁治疗最佳转速;红外热辐射功能模块主要是用远红外加热器加热病灶区，以达到远红外治疗的目的。温度反馈模块主要是温度传感器将病灶区温度实时采集并传输到单片机。显示和按键部分用于对温度，电机转速等参数的设定与监视，以达到实时控制旋磁及加热模块的目的。与上位机的通信主要是将测量数据及各生理参数信号实时地反映到显示终端。本课题重点在于治疗仪的硬件和软件的实现技术，硬件电路包括各模块配置及硬件驱动电路的设计，比如各功能模块的选材，电路、电气设计与外形构造设计，软件则重要是围绕单片机的，针对信号采
5、集，通信等进行有关中断设计，AD采样等的程序设计。综合机械设计，电气设计等技术以实现仪器治疗功能的同时提高仪器安全性和可靠性，并降低成本为最终目的。 图1：系统整体框图三 预期效果：通过对本课题整个完整性的设计，最终可以实现的效果预测如下：A. 单片机控制直流电机转速，有效地实时控制旋磁部件，达到旋磁治疗的目的。B. 单片机可实时控制红外加热器对人体病灶区进行加热，并将病灶区温度实时反馈，达到安全、无痛远红外治疗。C. 按键可正常设置温度，电机转速等参数，数码管可正常显示该参数。四 论文中新见解变频旋磁热辐射治疗仪是用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)，以及近期及远期疗效观察的无创而有
6、效的新方法。首次应用变频旋磁疗法治疗鼾症，可以在短时间内促进气道周围组织分解代谢增强，张力增强，弹性增加，从而解除气道狭窄，使呼吸通畅；见效快、疗效好，而且无创、无痛、舒适，可以称为“绿色疗法”。远红外加热模块的加入也是一大创举，综合旋磁与远红外加热技术对打鼾治疗而言可谓双管齐下，大大增强了治疗成功率。 五 论文要解决的问题和拟采取的手段A. 选用何种器件对病灶区进行远红外加热？答：选用远红外陶瓷进行加热。远红外陶瓷是新型陶瓷的一个分支，与传统陶瓷采用氧化硅、氧化铝等高岭土成分组成的普通陶瓷不同，远红外陶瓷是以20 余种无机化合物及微量金属或特定的天然矿石分别以不同的比例配合，再经120016
7、00 高温煅烧而成，能辐射出特定波长远红外线的特种陶瓷材料。远红外陶瓷以能够辐射出比正常物体更多的远红外线(红外辐射率更高)为主要特征功能。B. 选用什么芯片做主控芯片？答：选用C8051F020单片机做主控芯片。C8051系列单片机的特点：C8051F具有上手快(全兼容8051指令集)、研发快(开发工具易用，可缩短研发周期)和见效快(调试手段灵活)的特点，其性能优势具体体现在以下方面： 基于增强的CIP-51内核，其指令集与MCS-51完全兼容，具有标准8051的组织架构，可以使用标准的803x/805x汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51采用流水线结构70%的的指令执行时间为1或2个系
8、统时钟周期，是标准8051指令执行速度的12倍；其峰值执行速度可达100MIPS(C8051F120等)，是目前世界上速度最快的8位单片机。 增加了中断源。标准的8051只有7个中断源Silicon Labs 公司 C8051F系列单片机扩展了中断处理这对于时实多任务系统的处理是很重要的扩展的中断系统向CIP-51提供22个中断源允许大量的模拟和数字外设中断一个中断处理需要较少的CPU干预却有更高的执行效率。 集成了丰富的模拟资源，绝大部分的C8051F系列单片机都集成了单个或两个ADC，在片内模拟开关的作用下可实现对多路模拟信号的采集转换；片内ADC的采样精度最高可达24bit，采样速率最高
9、可达500ksps，部分型号还集成了单个或两个独立的高分辨率DAC，可满足绝大多数混合信号系统的应用并实现与模拟电子系统的无缝接口；片内温度传感器则可以迅速而精确的监测环境温度并通过程序作出相应处理，提高了系统运行的可靠性。 集成了丰富的外部设备接口。具有两路UART和最多可达5个定时器及6个PCA模块，此外还根据不同的需要集成了SMBus、SPI、USB、CAN、LIN等接口，以及RTC部件。外设接口在不使用时可以分别禁止以降低系统功耗。与其他类型的单片机实现相同的功能需要多个芯片的组合才能完成相比，C8051单片机不仅减少了系统成本，更大大降低了功耗。 增强了在信号处理方面的性能，部分型号
10、具有16x16 MAC以及DMA功能，可对所采集信号进行实时有效的算法处理并提高了数据传送能力。 具有独立的片内时钟源(精度最高可达0.5%)，设计人员既可选择外接时钟，也可直接应用片内时钟，同时可以在内外时钟源之间自如切换。片内时钟源降低了系统设计的复杂度，提高了系统可靠性，而时钟切换功能则有利于系统整体功耗的降低。 提供空闲模式及停机模式等多种电源管理方式来降低系统功耗 实现了I/O从固定方式到交叉开关配置。固定方式的I/O端口，既占用引脚多，配置又不够灵活。在C8051F中，则采用开关网络以硬件方式实现I/O端口的灵活配置，外设电路单元通过相应的配置寄存器控制的交叉开关配置到所选择的端口
11、上。 复位方式多样化，C8051F把80C51单一的外部复位发展成多源复位，提供了上电复位、掉电复位、外部引脚复位、软件复位、时钟检测复位、比较器0复位、WDT复位和引脚配置复位。众多的复位源为保障系统的安全、操作的灵活性以及零功耗系统设计带来极大的好处。 从传统的仿真调试到基于JTAG接口的在系统调试。C8051F在8位单片机中率先配置了标准的JTAG接口（IEEE1149.1）。C8051F的JTAG接口不仅支持Flash ROM的读/写操作及非侵入式在系统调试，它的JTAG逻辑还为在系统测试提供边界扫描功能。通过边界寄存器的编程控制，可对所有器件引脚、SFR总线和I/O口弱上拉功能实现观
12、察和控制。 C8051F系列单片机型号齐全，可根据设计需求选择不同规模和带有特定外设接口的型号，提供从多达100个引脚的高性能单片机到最小3mmX3mm的封装，满足不同设计的需要。 基于上述特点，Silicon Labs 公司C8051F系列单片机作为SOC芯片的杰出代表能够满足绝大部分场合的复杂功能要求，并在嵌入式领域的各个场合都得到了广泛的应用：在工业控制领域，其丰富的模拟资源可用于工业现场多种物理量的监测、分析及控制和显示；在便携式仪器领域，其低功耗和强大的外设接口也非常适合各种信号的采集、存储和传输；此外，新型的C8051F5xx系列单片机也在汽车电子行业中崭露头角。正是这些优势，使得
13、C8051单片机在进入中国市场的短短几年内就迅速风靡，相信随着新型号的不断推出以及推广力度的不断加大，C8051系列单片机将迎来日益广阔的发展空间，成为嵌入式领域的时代宠儿 。此系列单片机完全兼容MCS-51指令集，容易上手，开发周期短，大大节约了开发成本。C8051F系统集成度高，总线时钟可达25M。论文的主要难点及解决办法：一、 远红外加热器和旋磁如何结合在一起？答：综合机械设计和电气设计的技术，通过运用AutoCAD,PROTEL等计算机辅助设计软件，将所选择的远红外陶瓷加热器很好地和直流电机带动的旋转磁体结合在一起。尽可能地使产品结构美观，功能强劲，使用方便，安全，舒适。二、 直流电机
14、驱动电路的设计？答： 这一点属于硬件电路设计的范畴，驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大,以驱动直流电机.保证直流电机的可靠工作,驱动电路起着至关重要的作用,对直流电机驱动电路的基本要求如下：(1) 提供适当的正向和反向输出电压,使直流电机具有可靠的开通和关断。(2) 提供足够大的输出电流，足以驱动直流电机正常工作。(3) 尽可能小的输入输出延迟时间,以提高工作效率。(4) 足够高的输入输出电气隔离性能,使信号电路与直流电机电路绝缘。(5) 具有灵敏的过流保护能力。三、 电机转速控制系统的设计。答：设计要求旋磁磁通量密度为8001000T,由此及设计的磁铁大小可推算出电机转速应该约为
15、3000转/分，即要求直流电机要匀速转动。设计拟采用光电传感器做敏感器件，以小型直流电动机为测控对象，以C8051F020单片机为核心的转速测控系统设计和软硬件实现方法具体会用到光电传感器、电动机转速测量，速度控制，定时器、中断，应用系统等方面的技术。四、 远红外驱动电路设计。答： 此驱动电路联系着单片机和远红外加热器，单片机通过它来控制加热器的加热功率，以达到实时控制加热设备的目的，因此该驱动电路应该是输出电压，电流可控、可变的。五、 呼吸检测电路设计。答：采用阻抗信号检测原理和方法。人体是一个大的生物导电体，其组织和器官对高频电流呈现一定的阻抗。当人体做呼吸运动时，其胸部组织阻抗的变化与肺容积的变化之间存在着比较好的关系曲线，通过对人体胸腔输入一定频率、一定大小值的恒定电流，检测出两端电压的变化，即可得到对应的呼吸阻抗变化信号。在用阻抗法测量呼吸中，常用的有两电极法或四电极法。为了降低电极接触阻抗对检测结果所产生的干扰，在具体电路中选择四电极恒流源阻抗法用于呼吸信号参数的检测。 文献综述 一、 磁疗早在公元前2000年，古希腊便有用磁石给人治病的记载。后来阿拉伯人将
