超声波雾化器的设计与实现.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.77M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容和组织结构

1.3.1本文的主要研究内容

1.3.2本文的组织结构

第2章系统的总体设计

2.1系统的整体功能结构

2.2系统的整体功能流程图

2.3控制系统的需求分析

2.3.1系统主要实现的工作目标

2.3.2系统主要设计的参数指标

第3章智能雾化器的硬件设计与实现

3.1概述

3.2系统主要芯片选型及介绍

3.3液晶显示接口电路

3.4存储器接口电路

3.5温度传感器DS18B20与单片机的接口电路

3.6湿度传感器检测电路

3.7单片机测量转速系统电路

3.8电机控制电路

3.9温控部分控制电路与参数设定

3.10高频振荡器设计与实现

3.10.1两种电容三点式高频振荡器在超声雾化器中的运用

3.10.2两种高频振荡器的工作原理分析

3.10.3电容三点式串联谐振振荡器的实现

3.10.4电容三点式并联谐振振荡器的实现

3.10.5调试结果分析比较

3.10.6电容三点式串联谐振高频振荡器在超声雾化器中的改进

第4章智能雾化器的软件设计与实现

4.1嵌入式软件设计与实现

4.1.1主要工作模式的软件设计

4.1.2定时器的中断服务程序

4.1.3键盘及液晶显示

4.1.4数据存取

4.1.5温度传感器DS18B20的软件设计

4.2 PC机与单片机基于蓝牙模块的通信链路设计

4.2.1基于蓝牙的通信链路的功能结构

4.2.2 UART接口分析

4.2.3 HCI分组格式

4.2.4通信原理及流程图

4.2.5主设备端的程序设计

4.2.6从设备端的程序设计

第5章系统的调试与结果分析

5.1雾化器系统的系统调试

5.1.1硬件调试

5.1.2软件调试

5.2系统雾化量测试与结果分析

5.2.1系统的雾化量测试

5.2.2测试结果分析

5.3系统连续工作测试与结果分析

5.3.1连续工作测试

5.3.2结果分析

5.4系统稳定性、抗干扰性分析与体会

第6章总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的项目

武汉理工大学硕士学位论文智能雾化器的设计与实现姓名：赵蕊申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：陈德军20070401

武汉理工大学硕士学位论文摘要随着计算机科学技术、通信技术的快速发展，与人类健康息息相关的医学领域也不可避免地被赋予了数字化理念。社会的不断发展，人们对个体生命价值认知的不断提升，越来越多用户病人希望利用高科技手段保障生命，一种设计合理、技术先进、经济、实用、可靠的医用超声智能雾化器将会受到社会的欢迎。经调查，在“非典”过后的今天，随着超声技术的发展，超声技术在雾化治疗方面被广泛应用，超声雾化器已是临床不可缺少的医疗仪器之一。它具有构造简单、价格适中、操作方便、应用范围广泛、治疗效果可靠、方便、无痛苦、药物副作用小、使用成本低、安全可靠，维修方便等优点，故在临床治疗中得到广泛的应用，是一个不可替代的辅助治疗手段。超声波雾化器不仅可在医院作为对患有呼吸道疾病病人的治疗给药器具，更可作为家庭空气加湿、清毒、预防疾病及室内盆景造型等多种用途。本文是在智能雾化器系统项目开发的基础上总结完成的，作者的主要研究开发工作如下：(1)在本次智能雾化器的开发试验中，作者以单片机为核心，实现对内部功能的控制，并分别对影响设备输出量的主要因素的进行检测。其中包括设备雾化量、风机转速和对设备工作温度的检测，并配有液晶屏显示，数据存储部分，将治疗参数和设备状态显示出来，实现了人机交互功能，并将临时的数据储存储在存储器x5045中。(2)在嵌入式开发的基础上，作者将两种高频振荡器进行了比较和分析，实现了对最优方案的设计，并用单片机对其性能进行了控制实现，从而使雾化器在整体的性能上优于传统的设计开发。(3)根据实际需求，设计并实现了基于蓝牙技术的无线传输的通信链路。可将采集到的参数通过蓝牙无线协议上传至上位机，同时，可接收上位机下传的运行控制参数，增强设备的网络治疗功能，也弥补现有医疗监护系统的不足。(4)最后作者对整个智能雾化器系统进行了调试和结果分析，总结了系统的不足之处，并且提出了系统有待进一步改进和完善的问题。关键词：超声波；雾化器：微处理器；蓝牙通信

武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofthetechnologyofcomputerscienceandcommunication，thelogosofdigitalareinevitablybestoweduponthemedicalfieldwhichcloselyinterrelatedtothehuman．Thelifevalueacknowledgeofpeoplecontinuouslypromoteswiththedevelopmentofsociety,moreandmorepatientshopcf．orlife-supportbyusinghightechnolgy．Soarationaldesignedmedicalultrasonicatomizerwithadvancedtechnologywillbewelcome．whichwitheconomical，pragmaticandreliablecharacteristies．Alongwiththedevelopmentofultrasoundtechnology,ultrasoundtechnologyhasbeenwidelyusedinaerosoltherapyandclinicalultrasoundnebulizeriSoneoftheindispensablemedicalequipmentnowadaysafter‘‘SARS”．Ithasbeenwidelyappliedinclinicaltreatmentandhasbe‘7．,omeanirreplaceablemeansoftreatmentonaccountofits’manymerits，suchassimplestructure，modestprice，easilyoperate，widelyused，perfectefficacy,pain—free，tinysideeffect,lowcosts，safely,easilymaintainandSOon．UltrasonicnebulizerCanbeappliedasnotonlythedoseinthetreatmentofpatientssufferingfromrespiratory,butalsoairhumidifieddevices，sterilize，diseaseprevention,indoorpottedplantmodelingandotherkindsofroles．Thispaperimplementsonthebasisoftheprojectofintelligentatomizersystem．Herethemainworksare：(1)Embeddedmicroprocessorpartofthecorefunctionistherealizationofintemalcontrol，anddetectsthemainlyfactorswhichinfluentstheexportsoftheequipment，includingequipmentsprayvolume，fanspeed，temperaturedetectionequipment．equippedwitllLCDscreenanddatastoragetodisplaythetreatmentparameterandequipmentstatus．Itrealizeshuman-computerinteractionandprovisionaldatawillbestoredinmemoryonwhichX5045．(2)Inthedevelopmentoftheintelligentatomizer,theoptimaldecisionisdesignedbyanalyzingandcomparingthetwohigh—frequencyoscillators，andits’performanceiscontrolledbyamicroprocessorcontroller．SotheoverallperformancelI

武汉理工大学硕士学位论文iSSUperiOFtOtheconventionaldesign．0)Bluetoothwirelesstransmissiontechnologybasedonthecommtmicationlink,theparametersCallbecollectedthroughBluetoothwirelesstransmissionupagreement．Meanwhile，thePCwillbeabletoreceivecontrolparameterstoenhancethetreatmentoffunctionalnetworkequipmentandfilltheexistingdeficiencyofthetraditionalhealthc；al'esystem．(4)Finally,Wereviewedthedevelopmentprocessofthewholesystem,summarizedthesystematicweakpoint,andputforwardtheadviceonimprovingandperfectingthesystem．Keyword：Ultrasonic；atomization；microprocessor；Bluetooth1II

独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：翅簋日期：望晕车三旦兰日关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)畔帐峰忉

武汉理工大学硕士学位论文1．1课题背景及意义第1章绪论超声波雾化器是利用超声波作为能源的治疗仪，它由功率发生器产生高频电流经过安装在雾化缸底的PzT压电陶瓷换能器使其将高频电流转换为相同频率的声波，再由换能器产生的超声波通过雾化缸中的耦合作用，穿过雾化杯底部的可以穿过声源的透声薄膜，从而使超声波直接作用于雾化杯中的药液。超声波的振荡作用使药物溶液被破碎为雾状微粒，沿软管喷出，供口鼻吸入，由于超声波产生的雾粒具有尺寸均匀，动量极小，容易随气流行走，药液产生雾粒的数量随超声波能量的增加而增多，即超声波的功率与雾粒的数量成正比，因此特副适合于患呼吸遭疾病的病人“1。患呼吸系统疾病，如感冒、发热、咳嗽、哮喘、咽喉肿痛、鼻炎、支气管炎等，除了打针吃药外，配合超声波药液雾化吸闻可使微细的药液颗粒深入支气管、肺部，以利毛细血管的吸收，因雾化器电子部分能产生热，对雾化的液体微粒有加温作用，病人吸入的气雾十分温暖、舒适，对不便于打针的人士和儿童尤为适用。超声波雾化器不仅可在医院作为对患有呼吸道疾病病人的治疗给药器具，更可对家庭作空气加湿、清毒、预防疾病及室内盆景造型等多种作用。经调查，在“非典”过后的今天，随着超声技术的发展，超声技术在雾化治疗方面被广泛应用，超声雾化器已是临床不可缺少的医疗仪器之一。它具有构造简单、价格适中、操作方便、应用范围广泛、治疗效果可靠、方便、无痛苦、药物副作用小、使用成本低、安全可靠、维修方便等优点。故在临床治疗中得到广泛的应用，是一个不可替代的辅助治疗手段”1。计算机科学技术、通信技术的快速发展，与人类健康息息相关的医学领域也不可避免地被赋予了数字化理念。医用超声雾化器的工作原理是随着社会的不断发展，人们对个体生命价值的认知不断提升，越来越多用户病人希望利用高科技手段保障生命，一种设计合理、技术先进、经济、实用、可靠的医用超声智能雾化器将会受到社会的欢迎。本文是基于雾化器项目的实际研究与开发过程，并对智能雾化器进行了设计与实现。

武汉理工大学硕士学位论文1．2国内外研究现状目前市场上已经可以看到若干雾化器应用产品，性能也比以前问世之初增强了许多m。在国内，已经有一些文章提出了医用智能雾化器系统这一概念，但相关产品目前国内还没有出现Ⅲ。在国外，目前这一类产品也不多旧，主要有：国际著名的呼吸道治疗仪器厂家PARI研制出了一种新的雾化器嘲。它由雾化器、电子设备及电池组成；外形尺寸与电动剃须刀差不多，重量只有3009，移动方便；它的核心部件为膜片和压电激励器组成，膜片是一个很薄的金属片，上有许多非常细的小孔。由电子控制部件化膜片产生振动而形成雾化嗍，膜片的振荡频率为lO万次，s，因而雾化质量很高。因其没有压缩机，所以产生雾化时无噪声；并且适用于任何种类的药品雾化。超声雾化器由四大主要器件组成：(1)超声波发生器。通电后输出高频电能。雾化器面板上操纵调节器有电源开关、雾化开关、雾量调节旋钮。(2)水槽。盛蒸馏水。水槽下方有一晶体换能器，接发生器发出的高频电能，将其转化为超声波声能…。(3)雾化罐杯。雾化罐底部的半透明膜为透声膜，声能透过此膜与罐内药液作用，产生雾滴喷出。(4)螺纹管和口含嘴(或面罩)”1。而蓝牙仍然是一项发展中的技术，其应用目前应该说仍处于起步阶段，要真正达到大规模进入商用市场并在用户中普及，还有大量应用技术细节需要解决。首先增加消费者的认知度，作为一种近距离的无线通信技术，蓝牙技术并不是唯一的。但是与其他相应的无线通信技术比较起来，蓝牙技术的优势就在于它的全球统一的，开放的技术标准，技术先进与成本低廉的折衷统一考虑，以及世界蓝牙组织SIG知识产权共享的巨大诱惑力。近年来，世界上一些权威的标准化组织，也都在关注蓝牙技术标准的制定和发展。芯片越来越小巧，蓝牙技术界面是专用半导体集成电路芯片，用于嵌入电子器件内部。而与用户直接见面的产品界面则是各种时尚电子产品。因此，蓝牙技术要嵌入到电子器件内就要考虑蓝牙芯片尺寸，它必须具有小巧，廉价，结构紧凑和功能强大的特点才能放进蜂窝电话中。2

武汉理工大学硕士学位论文一项新技术的出现，人们对它抱的期望值往往很高，往往短期内不能令人满意，这是因为任何新技术的发展都需要有一个过程。技术标准统一，知识产权共享的优势是非常明显的，相信通过业界的共同努力，它未来的发展是不可限量的，从长远来看可能会超出人们的想象。1．3本文的主要研究内容和组织结构1．3．1本文的主要研究内容本文是在所参与的智能雾化器开发项目的基础上，总结完善而整理出来的。依据项目内容，论文主要包括以下四个方面的研究内容：1)智能雾化器的整体结构设计与实现；2)智能雾化器的软硬件模块设计与实现；3)两种高频振荡器的比较分析，并实现了对最优方案的改进设计；4)智能雾化器的蓝牙的通信链路设计与实现。1．3．2本文的组织结构论文共分为六章，主要的内容概要如下：第l章阐述了本课题的背景和意义，简要的说明了论文的研究内容和其创新之处，阐述了论文的组织结构。第2章系统总体介绍，包括智能雾化器的整体功能结构、流程图，系统主要的工作目标和主要设计的参数指标。第3章对智能雾化器系统的硬件部分做详细的介绍，包括：系统主要芯片选型；各个功能模块的设计与实现；将两种高频振荡器进行比较分析，实现最优方案的设计；并提出了基于蓝牙的通信链路设计。第4章对智能雾化器的软件部分做详细的介绍，包括：主要工作模式的软件设计、定时器的中断服务程序等。第5章系统的调试与运行。第6章对所做的工作进行总结，并对今后的工作给予期待和展望。

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