基于单片机C8051F020控制的低温冷冻治疗仪

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基于单片机Ｃ８０５１Ｆ０２０控制的低温冷冻治疗仪

作者：曾 山 陆尧胜 林启涛 代军弟 张茂俊 宋立国 来源：《现代电子技术》2008年第06期

摘 要：介绍一种基于C8051F020单片机控制的低温冷冻治疗仪，重点阐述低温冷冻治疗仪的温度测量电路、报警电路、通信接口电路以及LCD与单片机的接口显示电路结构及原理。结果表明该低温冷冻治疗仪使用方便、结构简单、成本较低、可靠性高，可显示、可报警；治疗仪性能可靠，使用方便，对研究低温冷冻治疗具有重要的临床应用价值。 关键词：低温治疗；温度测量；热电偶；非线性 中图分类号：TP368.1 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)06-040-03

Development of a Low Temperature Cryosurgical Equipment Based on C8051F020 ZENG Shan 2，LU Yaosheng2，LIN Qitao2，DAI Jundi2，ZHANG Maojun2，SONG Liguo2

(1.Institute of Tissue Transplantation and Immunology，Jinan University，Guangzhou，510632，China；

2.Jinan University，Guangzhou，510632，China)

Abstract：A cryotherapeutic instrument controlled by C8051F020 single chip is introduced in this study.We mainly describe its electronic cycles for temperature measurement and for alarming，as well as the structure and principle of LCD and SCM interface electronic cycle.Having a simpler structure and lower costage，this instrument is easier to be handled，and it has great potential to be used clinically.

Keywords：cryotherapy；temperature measurement；thermocouple；nonlinear

低温冷冻治疗的医学原理是一种利用低温器械，利用局部超低温或低温冷冻促使病变组织快速降温、冻结及复温融化，从而产生一系列不可逆损伤而达到消除病灶的治疗方法。他具有麻醉镇痛、止血和减少出血、反应轻、安全性高以及有冷冻免疫等优点，因而在临床上逐渐引起关注。因此，研制出一种基于单片机控制的具有温度测量与显示、治疗时间显示、定时报警

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功能治疗仪，且具备串行通信接口，可将冷冻治疗手术数据输出，便于病历统计和回顾分析，以供临床研究时参考。 1 系统硬件设计

系统构成如图1所示。该仪器系统主要由5部分组成：热电偶放大器测温电路、低通滤波电路、治疗时间报警电路、串行通信接口电路和C8051F020单片机与LCD接口显示电路。 图1 治疗仪系统构成

测温探针采用把热电偶探针封装在冷冻治疗用的探头中，测温探针感知病灶中的治疗温度，通过测温电路把温度变化转化为电压变化，电压经AD595热电偶放大器放大和冷端补偿后，经低通滤波接入C8051F020单片机中，利用单片机对信号进行处理、控制。采用液晶显示器(LCD)显示探头温度和治疗时间以及对治疗时间进行定时报警。测量范围：-76 ℃～+40 ℃；测量精度为：±0.5 ℃。 1.1 测温电路

热电偶放大器选用带具有冷端补偿的AD595单片热电偶放大器，AD595经激光修整预调配合K型(镍铬-镍铝) 热电偶工作，具有冷端自动补偿功能；低阻抗电压温度线性输出(10 mV/℃)，为实现10 mV/℃的线性输出及进行准确的温度补偿，AD595经激光修整预调，在25 ℃时匹配K型热电偶的传输特性；在25 ℃处K型热电偶存在40.44 μV/ ℃的温度系数；因而AD595的增益为(10 mV/40.44 μV = 247.3)。由于激光修整引入11 μV 的静态电位到输出放大器，因此AD595实际输出VO为： VO=(VK+11 μV)×247.3

式中：VO为AD595 输出电压；VK为热电偶输出电势。

在本系统的仪器设计过程中，为了提高精度，选用K型热电偶作为测温元器件， AD595热电偶放大器采用±5 V双电源供电，电路如图2所示。其中+5 V电压是通过SPX117-5芯片电压转换得到，他的电压转换电路如图3所示。其中-5 V电源是由ICL7660芯片电压转换得到的，他的电压转换电路如图4所示。 1.2 低通滤波电路

在测温电路把温度变化转化为电压变化，电压经热电偶放大器放大和冷端补偿后，经过低通滤波，选择低通滤波目的是消除外界干扰，并有较好的带负载能力。 图2 AD595测温电路

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