STM32开发的微波理疗仪

1万 · 2019-7-5 12:52

该电路由LM393比较器、电阻、二极管D3 , D7和稳压二极管D5, D6构成。
图中Vi-CHECK为保护电路的输入端，取样电压由低压交流电整流滤波后所得，
标准电压由SV稳压管DS、电阻R16和R17分压所得，当输入电压超出正常工作
电压范围时，CHECK OUT端输出高电平至微控制器，设备开始报警，并强制重
启。

1万 · 2019-7-5 12:52

1万 · 2019-7-5 12:52

基于DS18B20的磁控管温度监测电路如图3-15(a)图所示，DS 18B20是一种单
总线数字温度传感器，通过1条线即可完成与微处理器间的双向通信。在图中
DS18B20的DQ引脚接一个4. 7K上拉电阻和3.3V的电源，再与STM32微控制器
的PGl l连接，使数据线在空闲状态下上拉为高电平。
基于MLX90614的非接触式红外温度监测电路如图3-15(b)图所示，MLX90614
是一款无接触式的红外线温度感应芯片。MLX90614有SCL, SDA, VDD和VSS
四个引脚，VDD接3.3V直流电源，SCL和SDA分别接STM32微控制器的PA6 ,
PA7，以SMBus C System Management Bus)的通信协议与微处理器进行通信。

1万 · 2019-7-5 12:52

1万 · 2019-7-5 12:53

1万 · 2019-7-5 12:53

1万 · 2019-7-5 12:54

1万 · 2019-7-5 12:54

为了防止贴合不紧密导致匹配不好和微波泄漏，本设备的微波源控制系统设
计了负载检测模块，用于检测微波理疗头上的负载(即被理疗部位)是否与微波
理疗头贴合紧密;同时，还可以在一定程度上检测微波输出功率及设备工作状态，
若匹配不好或设备己开启但无微波输出，则报警提示。此模块在一定程度上提高
了微波理疗设备的安全性和可靠性。
微波理疗头的示意图如图3-19所示，1为微波输入端，通过SOS2 SMA同轴接
头、微波电缆接到磁控管，3为微波输出端，通过SOS2 SMA同轴接头接SOS2负载，
消耗掉未被吸收掉的微波。负载检测模块的工作原理是在微波理疗头的微带传输
线2附近设置一小段微带线4，当传输线2传输微波能量时，会有能量祸合到4上，
再通过SOS2 SMA同轴接头、微波电缆接到微波整流电路，微波整流电路将祸合的
微波能量整流成直流电压信号，该直流电压信号通过电阻分压和稳压二极管后，
以电压信号形式传入STM32微控制器。若负载(即被理疗部位)未与微波理疗头
贴合紧密，则祸合过来的能量就大，直流电压也随之增大;反之，直流电压信号
小。因此，监测直流电压信号的大小即可反映出负载的贴合情况。

1万 · 2019-7-5 12:55

1万 · 2019-7-5 12:55

1万 · 2019-7-5 12:55

1万 · 2019-7-5 12:56

(1>根据主信号流向规律安排主要元器件，按电路模块进行布局，同一模块
元器件采用就近集中原则，发热元件均匀分布;
(2)高电压大电流与低电压小电流分开，高频与低频分开，数字电路与模拟
电路分开;
C3)加宽电源线和底线，线宽关系为地线>电源线>信号线，走线时避免直角
或锐角转弯，在直角或锐角尖端容易产生电磁干扰和寄生电容;
C4) 3W原则，当线中心间距不少于3倍线宽时，则可保持70%的电场不相
互干扰。数字地和模拟地分开布线，最后通过磁珠或OS2电阻连接起来。

1万 · 2019-7-5 12:56

1万 · 2019-7-5 12:56

1万 · 2019-7-5 12:56

1万 · 2019-7-5 12:57

   (1)系统初始化模块:初始化外部中断、ADC, SMBus协议、串口、定时器
等微处理器自带的外设资源，初始化按键、蜂鸣器、风扇、LED,  TFT-LCD显示
屏、DS 18B20等对应的I/O端口。
   C2) A/D转换模块:利用STM32微处理器上的ADC1采集磁控管阳极电压
的反馈电压信号;利用STM32微处理器上的ADC2采集负载检测的直流电压信号。
   C3)温度监测模块:实时监控磁控管的工作温度和负载(被理疗部位)的温
度，若超过正常工作温度范围，则立即在TFT-LCD上显示错误并蜂鸣器报警提示。
   C4)微波功率控制模块:负责捕捉市电过零检测信号，并根据用户设定的功
率来确定延时时间△T的长短，从而改变可控硅的导通角e来达到用户设定的功率。
   cs>负载检测模块:通过ADC2采集的数据进行处理，根据处理结果判断负
载是否与微波理疗头贴合紧密。
   C6)人机交互模块:包括TFT-LCD显示设备的工作状态，以及设定的功率、
乘」余时间、错误信息等;通过按键扫描程序完成功率、时间的设定，以及设备的
启动和暂停;蜂鸣器完成报警工作。

1万 · 2019-7-5 12:57

1万 · 2019-7-5 12:58

由上图4-3可知，系统开机后，各模块初始化，包括ADC,
SMBus
外部中断、
的初始化;
定时器、外部中断、按键、蜂鸣器、风扇、LED, TFT-LCD
、串口、
显示屏等
完成各模块的初始化后，设置NVIC中断分组，检查DS18B20、蜂鸣
器的好坏。用户首先设定工作时间、功率，STM32微处理器的ADC对当前磁控管
温度、阳极电压及负载情况等进行采样并处理，各模块正常时，按下系统启动键，
即可进入启动键外部中断服务程序，开启过零信号检测、散热风扇、微波功率控
制信号等，此时系统进入自动控制状态，并按照户所设定的功率输出微波，当定
时时间到，系统关闭微波输出并报警提示。整个工作过程都是由监控程序自动、
智能的控制，一旦出现故障，系统会在TFT-LCD屏上显示、蜂鸣器报警，接着进
入软复位状态。

1万 · 2019-7-5 12:58

1万 · 2019-7-5 12:58