基于ARM微控制器的旋转电极电刺激仪.pdf

随着现代科学技术的发展，电子医疗仪器在日常医疗保健中的应用愈发广泛。神经肌肉电刺激仪作为电子医疗设备之一，它结合了传统中医学的针灸原理与现代电子技术，通过模拟中医针灸按摩手法，对患者的表面神经肌肉施加电刺激，以促进康复。本文介绍了一种基于ARM微控制器的旋转电极电刺激仪的设计，该电刺激仪采用旋转电极，通过光电MOS固态继电器来驱动电极，从而实现旋转功能。 在电子医疗设备设计中，微控制器的选择至关重要。本文中所使用的ARM微控制器以其高效的处理能力和丰富的外设支持，成为设计旋转电极电刺激仪的理想选择。基于ARM Cortex-M0内核的32位微控制器M058LDN和MINI54FDE被选为控制核心，它们能够提供必要的逻辑控制和处理功能。其中，M058LDN内核被用于主控板，负责整个系统的控制逻辑，而MINI54FDE则在资源配置上略显弱于M058LDN，但也能满足一般的需求。 电刺激仪的硬件设计主要由调压电路、降压转换电路、ARM微控制器、信号调制电路、开关电源、LCD触摸屏以及旋转电极组成。调压电路用于产生变压器初级所需的调制信号，即调幅电压VDC。该电压经过变压器放大后，为电刺激仪提供必要的波形幅度。为了提高输出电压的稳定性和效率，调压电路选用了一个电流模式脉宽调制架构的降压型DC-DC变换器EUP3453，该芯片能够提供高达3A的负载电流，并在宽电压输入范围内稳定工作。 信号调制电路主要由推挽控制电路和变压器组成，它能够将调制后的信号加载至变压器初级，进而放大得到最终的电极输出信号。此外，电刺激仪的人机交互界面采用LCD触摸屏，使用者可以通过触摸屏输入工作时间、模式、波形强度、波形频率等参数。为了提升用户体验，参数设置采用滑动方式，从而简化操作流程。 在电刺激仪的硬件设计中，开关电源为整个设备提供直流供电，并且在设计时考虑了安全性、可靠性和EMC认证等因素。开关电源的输入电压为交流220V，输出电压为直流12V，而后通过降压转换电路将12V直流电压转换为5V和6V，分别供给系统逻辑控制电路和信号调制电路。 对于电刺激仪中的旋转电极部分，该设计利用光电MOS固态继电器驱动电极实现旋转功能，有效减少了电流在电极上的损耗，确保了电极与患者电性均匀接触，从而提高了治疗效果。 基于ARM微控制器的旋转电极电刺激仪不仅继承了传统针灸理论的疗效，而且通过现代电子技术的应用，显著提升了疗效。此外，该设计的电刺激仪还具有操作简便、治疗效果显著等特点，为现代医疗保健提供了新的选择。