摘 要

当前，医疗保健设备产业正处于高速发展的状态，各种新型医疗保健设备纷纷出现在市面上，给人们生活带来很多便利的地方。各种国内外品牌纷纷推出自己的产品来抢夺中国市场。但作为一种医疗保健设备，人们对其安全性，可靠性，以及实际治疗效果均有很高要求。因此近年来，针对医疗保健设备的把关也越来越专业，越来越严格。所以，如今设计一种医疗保健设备，必须在产品安全可靠的前提下，再优化其治疗效果。同时也需要控制成本，让更多的人都能够接受这种价位的设备，才能发展成为一种成功的产品。

本文设计的是一种新型低频电脉冲治疗仪，据科学研究证明，低频电脉冲本身对人体有多种医疗效果，例如改善人体血液的循环，加速剧烈运动后疲劳肌肉的恢复，甚至缓解人精神上的压力，因此使用者可以利用低频电脉冲对不同特定部位的刺激从而达到不同的治疗效果，并且对人身体的副作用小，适用于各年龄段的人群。因此本文设计了这种以单片机PWM功能模块为核心产生合适的低频电脉冲的治疗仪，并将所得小信号经功率放大电路，升压电路后到达电极，然后将电极放于人体特定部位，从而达到相应的治疗效果。

关键词：单片机；PWM；功率放大电路；升压电路；治疗仪

Abstract

At present, the healthy-care equipment industry is in a state of rapid development, a variety of new healthy-care equipment have been created in the market, and it brings a lot of convenience to people's lives. All kinds of domestic or foreign brands have developed their own products to take up the Chinese market as much as they can. But as a healthy-care equipment, people will pay much attention on its safety, reliability, and the actual treatment effect. In recent years, the tests for healthy-care Equipment are becoming more and more professional. Therefore, the design of all new kind of healthy-care equipment must be paid enough attention for its safety and reliability, What’s more,the costs must be controled, so that more people are able to accept the price of the kind of equipment and only in this way can they develop a successful product.

In this artical, a new type of low-frequency electric pulse therapy instrument has been designed. According to scientific research , it shows that low-frequency electric pulse itself has a variety of medical effects on the human body, such as improving the body's blood circulation, accelerate the process of recovery of our muscle after exercise and ease our mental pressure.Low-frequency electrical pulse also can be used on different parts of the human body, which leads to different effects to benefit us, and what side effects this kind of treatment can cause is really negligible,that is also why it is suitable for all ages of the crowd. We design this new kind of therapy instrument , which is based on the PWM　function　of microprocessor,to produce the low-frequency electric pulse, and the small signal we get from the microprocessor will enter the power amplifier and the bootstrap circuit, after the signal have been processed,it will reach the electrode.Then we can put the electrode on human body to realize its function.

Key words：Microprocessor；PWM；power amplifier circuit；Bootstrap circuit； therapy instrument

目 录

第1章 绪论 1

1.1 国内外发展背景 1

1.2 本设计研究意义 2

1.3 任务要求 2

第2章 系统原理分析 3

2.1 系统原理 3

2.2 系统原理框图 4

第3章 硬件选择与方案论证 5

3.1 单片机最小系统设计 5

3.1.1 单片机的功能分析与芯片选择 5

3.1.2单片机最小系统搭建 6

3.2 液晶显示屏部分电路 7

3.3 按钮输入电路 7

3.4 外电路部分 8

3.4.1 外电路功能分析与方案选择 8

3.4.2 Boost升压电路原理 8

3.4.3辅助电源设计 10

第4章 程序部分设计 11

4.1主程序流程图 11

4.2各部分程序编写与说明 12

4.2.1主程序说明与编写 12

4.2.2预定义与头文件部分 13

4.2.3延时函数 14

4.2.4输出PWM程序与调用定时器初始化程序 14

第5章 仿真结果与分析 17

5.1 仿真说明 17

5.2 Proteus仿真部分 17

5.2.1 Proteus仿真软件简介 17

5.2.2 PROTEUS仿真原理图 18

5.2.3 PROTEUS仿真结果与分析 19

5.3 MATLAB仿真部分 23

5.3.1 MATLAB仿真软件介绍 23

5.3.2 MATLAB仿真原理图 24

5.3.3 MATLAB仿真结果与分析 25

5.4仿真过程中的问题与分析 26

结 论 29

参考文献 30

附 录 32

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 国内外发展背景

随着人们对自身健康的关注程度越来越高，如今现代医疗保健水平得到大幅度的提升，尤其是医疗保健设备的发展速度，可以说是日新月异，更新换代越来越频繁，从而这也导致了越来越多的新型医疗保健设备出现在人们的视野里。此外，医疗保健设备的发展也越来越偏向于微型化，家庭化，人们现在见到了很多种类的医疗保健设备，而且往往已经不再是那种只有在医院才看得到的大型医疗设备，更多的则是出现在寻常百姓的家里的微型家用保健设备。人们生活水平的逐年提高，以及健康意识的渐渐流行，以至于医疗保健设备的这种迅速发展也成为当下这个时代这各产业发展的大势所趋。市场的改变，也导致更多的医疗保健设备厂商愿意生产这一类面向于所有家庭，而非只针对医院的设备，这样不仅市场更大，受众也更广，而且相比于针对病人设计，设计一些同样适用于健康人群或者是亚健康人群的产品本身就是一个很好的想法。本设计就是在这种趋势之下，预想设计出了一种微型的低频电脉冲治疗仪，这便是是一种偏向于家庭，健康人群使用的保健用仪器，要求体积小，易携带，适用于各种场合。其作用是可以用来缓解肩部，颈部，腰部等部分的不适感，即通过电脉冲的刺激改善这些区域的血液循环，放松肌肉，从而达到缓解症状，改善人体血液循环的效果。由于要求体积小，家庭化，因此设计时用到的芯片，电路元器件也要求相对常见，成本低，且生产方式要简单。因此价格也相对大众化，可以成为一种流行于广大家庭的医疗保健设备。

目前在医疗保健设备市场这一部分，高端的医疗保健设备依旧大部分是国外产品，最开始这个设备的流行出现在欧洲与美国，因此强生等品牌依旧是行业的领军人物，至于亚洲，起步相对较早的是韩国与日本，这两个国家在亚洲对这种市场开发较早，虽然相比与欧美起步晚了一些，但是这方面的研究依然取得了很不错的成果，目前已经领先于亚洲多国，占据亚洲的大部分市场，也很长一段时间占据了亚洲医疗保健设备的高端市场，比如日本著名的松下电器产业公司，以及富士重工，三洋等品牌，韩国的KUS公司，这些公司纷纷将业务延伸至这一领域并很快占据了高端市场。尤其是日本松下电器产业公司，以其按摩椅，以及各系列按摩器的效果显著而闻名于世界各国，在这些市场上占有相当比例的份额。但是，随着中国的发展，中国的厂商渐渐也开始在这些市场上展露头角，虽然起步晚，但却很快打开了市场，例如国产品牌苏州的春天印象，上海的荣泰健康科技股份有限公司等，均为这一领域相对领先的国产品牌，而且已经在市场上占有有一定的份额。但是，中国厂商，由于中国国情等因素的影响，依旧将中低端市场作为主要的争夺点，高端产品市场依旧以国外的知名大型电器公司为主流，但按照中国品牌的发展速度，相信不久之后，便有可以能够与国外知名品牌一较高低的国产品牌出现。同样，目前对高端治疗仪的研究发展，前沿技术依然大部分也存在于韩日等多家电子产品公司，因此对方生产出来的治疗仪相对于中国厂商，治疗效果往往会更明显，对人体的帮助也更大。但在相对平价的中低端市场，国产品牌的产品相对来说也比较成熟，目前各价位，各系列的电脉冲治疗仪技术也相对全面，本次设计也就以以上所述为研究的大背景。

1.2 本设计研究意义

同时随着近些年PWM技术的发展与兴起，并凭借其控制简单灵活，动态响应好的特点成为了电力电子技术这门课程中运用十分广泛，甚至可以说是主流的控制方式，这也导致人们对PWM研究的热情也越来越大。由于当今科学技术的发展特点就是多学科交流的情况越来越频繁，碰撞越来越激烈。因此学科之间的界限也越来越模糊。因此，PWM技术的运用也越来越多样化，并被用来与各领域各学科相关方面相结合，产生了很多新颖的研究思路，本次设计就计划将PWM控制技术运用于治疗仪的设计之中。