專利名稱：便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號發(fā)生器，尤其是一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在臨床、醫(yī)學(xué)科研和實(shí)驗(yàn)中，需要對生理信號進(jìn)行檢測、測量及分析；在醫(yī)療設(shè)備及其它醫(yī)用設(shè)備的研究、維修或調(diào)試中，經(jīng)常需要輸入模擬心電、腦電等標(biāo)準(zhǔn)或異常的生理信號；在醫(yī)學(xué)上，對人耳頻率特性和人體阻抗特性的研究和教學(xué)中，需要高頻率精度、高驅(qū)動能力、高純度的正弦信號，這很多現(xiàn)有信號發(fā)生器根本無法滿足要求；在各大院校的物理等相關(guān)教學(xué)中，經(jīng)常會演示或?qū)嶒?yàn)兩簡諧振動不同情況下的合成波形，這對于學(xué)醫(yī)的學(xué)生來說，理解生理信號的頻譜分析有著及其重要的意義，常見的如拍頻、李薩如圖形等，現(xiàn)有相關(guān)儀器演示或?qū)嶒?yàn)起來極不方便，尤其是學(xué)生作實(shí)驗(yàn)則是更加困難，調(diào)試會花大量時間，甚至根本調(diào)不出來。目前，對于廣泛用于科研、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和醫(yī)學(xué)儀器的調(diào)試和維修等，尤其是醫(yī)學(xué)中的人耳特性和人體阻抗特性測量，研究，各種細(xì)胞和組織的電生物效應(yīng)的研究，兩簡諧振動合成的演示，很多醫(yī)學(xué)信號發(fā)生器或信號發(fā)生儀只產(chǎn)生常見的生理信號，且其波形一般是固定的，沒有常用的信號如正弦信號，且輸出驅(qū)動能力非常有限。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，低功耗，性能穩(wěn)定，使用簡單方便，穩(wěn)定性好，便于攜帶。本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，包括單片機(jī)控制單元、功率放大單元、與功率放大單元的輸出端連接的信號輸出接口及精密峰值檢波單元、與精密峰值檢波單元輸出端連接的信號處理單元、觸摸式LCD液晶顯示單元和供電單元，其特征是還設(shè)有數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元，所述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元的輸入輸出端口對應(yīng)連接，數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸出端與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入端連接，信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸出端與功率放大單元的輸入端連接。前述單片機(jī)控制單元包括單片機(jī)、信號輸出接口和相應(yīng)的外圍元器件，所述單片機(jī)的輸入輸出端口 P1、P2、P3 口分別與觸摸式IXD液晶顯示單元的輸入輸出端口連接；單片機(jī)的輸入輸出端口 P1、P4 口分別與數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸入輸出端口連接:單片機(jī)的輸入輸出端口 P5 口分別與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口連接；單片機(jī)的輸入輸出端口 P6 口分別與信號處理單元的輸出端口和精密峰值檢波單元的輸入輸出端口相連。前述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元包括兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片、12MHz晶振及外圍元件，兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)的輸入輸出端口 P1、P4 口對應(yīng)連接；兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片的輸出端分別與前述信號幅度調(diào)節(jié)單元中的兩片可編程增益放大器的輸入端連接。前述的信號幅度調(diào)節(jié)單元包括兩片可編程增益放大器及外圍元件，兩片可編程增益放大器的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)的輸入輸出端口 P5 口對應(yīng)連接；兩片可編程增益放大器的輸入端分別與前述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元中的兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片的輸出端連接，兩片可編程增益放大器的輸出端分別與功率放大單元的輸入端連接。按本實(shí)用新型提供的便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，采用單片機(jī)控制，觸摸屏顯示具有體積小，使用簡便和穩(wěn)定性好，采用兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片，能同時輸出兩道數(shù)控高頻率和位相精度的正弦信號，具有500mA的最大輸出電流，可用于阻抗特性測量、研究，各種細(xì)胞和組織的電生物效應(yīng)的研究。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，低功耗，性能穩(wěn)定，使用簡單方便，穩(wěn)定性好，便于攜帶，可廣泛用于高等院校的實(shí)驗(yàn)、教學(xué)和科研，尤其是醫(yī)學(xué)中的人耳特性和人體阻抗特性的測量，兩簡諧振動合成的演
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本實(shí)用新型上述結(jié)構(gòu)可通過附圖所提供的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明。圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；圖2為本實(shí)用新型中單片機(jī)控制單元的電路圖；圖3為本實(shí)用新型中數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的電路圖；圖4為本實(shí)用新型中信號幅度調(diào)節(jié)單元的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案。在圖1所示的實(shí)施方案中，一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，包括單片機(jī)控制單元、功率放大單元、與功率放大單元的輸出端連接的信號輸出接口及精密峰值檢波單元、與精密峰值檢波單元輸出端連接的信號處理單元、觸摸式LCD液晶顯示單元和供電單元，其特征是還設(shè)有數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元，所述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元的輸入輸出端口對應(yīng)連接，數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸出端與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入端連接，信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸出端與功率放大單元的輸入端連接。功率放大單元包括運(yùn)放LT6300芯片及外圍器件；信號輸出接口采用信號插座；精密幅峰值檢波單元包括運(yùn)放LT1361、多路可編程增益放大器PGA117及二極管等外圍器件；信號處理單元包括運(yùn)放AD8628、及外圍器件；觸摸式LCD液晶顯示單元包括液晶顯示屏FM19264、電阻觸摸屏；供電單元采用穩(wěn)壓芯片LM1117-5.0、穩(wěn)壓芯片LM1117-3.3、穩(wěn)壓芯片LM1117-ADJ、MC34063、LM7805、LM7905向各單元提供工作電源。在圖2所示的實(shí)施方案中，前述單片機(jī)控制單元包括單片機(jī)U1、信號輸出接口JKl和相應(yīng)的外圍元器件，所述單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P1、P2、P3 口分別與觸摸式IXD液晶顯示單元的輸入輸出端口連接；單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P1、P4 口分別與數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸入輸出端口連接:單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P5 口分別與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口連接；單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P6 口分別與信號處理單元的輸出端口和精密峰值檢波單元的輸入輸出端口相連。單片機(jī)Ul采用16位單片機(jī)MSP430F157芯片，其中MSP430F157內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對參考電壓、經(jīng)信號處理單元處理后的輸出電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，精確地測出輸出信號的峰值電壓；同時實(shí)現(xiàn)對通過觸摸屏輸入的信息進(jìn)行分析，并向其它部分發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或控制信號；控制LCD液晶實(shí)現(xiàn)各種相關(guān)信息的顯示等。單片機(jī)Ul輸入輸出端口 P6 口中節(jié)點(diǎn)RefVolt ,VAmp分別與信號處理單元的輸出節(jié)點(diǎn)相連；節(jié)點(diǎn) PGA117CS、PGA117D0UT、PGA117DIN、PGA117CLK、PGA117ENABLE 分別與精密峰值檢波單元中的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；單片機(jī)Ul輸入輸出端口 P1、P2、P3 口中節(jié)點(diǎn)DDODD7、LCD_D1、LCD_RW、LCD_E、LCD_CSA、LCD_CSB、LCD_REST、LCD_Control、TCS, TDOUT, TDIN、TCLK, TBUSY, TPENIRQ分別與觸摸屏的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；單片機(jī)Ul輸入輸出端口 P5 口中節(jié)點(diǎn)PGA113CS1、PGAl 13D101、PGAl 13SCLK1分別與信號幅度調(diào)節(jié)單元中的第一可編程增益放大器U4-1的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連、節(jié)點(diǎn)PGA113CS2、PGA113D102、PGA113SCLK2分別與信號幅度調(diào)節(jié)單元中的第二可編程增益放大器U4-2的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；單片機(jī)Ul輸入輸出端口 P1、P4 口節(jié)點(diǎn) DDODD7、AD9850WCLK1、AD9850FQUD1、AD9850RESET1 分別與數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元中的第一數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-1輸入輸出端口的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連、節(jié)點(diǎn)DDODD7、AD9850WCLK2、AD9850FQUD2、AD9850RESET2分別與數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元中的第二數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-2輸入輸出端口的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；調(diào)試接口 P_JAG與單片機(jī)的輸入輸出口對應(yīng)連接。供電節(jié)點(diǎn)AV3.0V、AV3.3V、DV3.3V、GND、AGND分別與供電單元中的高精度電源3.0V、模擬電源3.3V、數(shù)字電源3.3V、數(shù)字地、模擬地相連，為該單元提供工作電源。在圖3所示的實(shí)施方案中，前述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元包括兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-1、U2-2、12MHz晶振U3及外圍元件，兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-1、U2-2的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P1、P4 口對應(yīng)連接；兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-l、U2-2的輸出端分別與前述信號幅度調(diào)節(jié)單元中的兩片可編程增益放大器U4-1、U4-2的輸入端連接。兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片均采用AD9850芯片，主要產(chǎn)生所需頻率信號的正弦信號。第一數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-1輸入輸出端口的節(jié)點(diǎn)AD9850WCLK1、AD9850FQUD1、AD9850RESET1、DD0DD7和第二數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-2輸入輸出端口 的節(jié)點(diǎn) AD9850WCLK2、AD9850FQUD2、AD9850RESET2、DD0DD7 分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P4、P1 口的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-l、U2-2的輸出端節(jié)點(diǎn)SignallIn和Signal2In分別與信號幅度調(diào)節(jié)單元中的兩片可編程增益放大器U4-1、U4-2的輸入端節(jié)點(diǎn)連接；供電節(jié)點(diǎn)AV1.5V、AV3.3V、DV3.3V、AGND,GND分別與供電單元中的模擬電源1.5V、模擬電源3.3V、數(shù)字電源3.3V、模擬地、數(shù)字地相連，為該單元提供工作電源。在圖4所示的實(shí)施例中，前述的信號幅度調(diào)節(jié)單元包括兩片可編程增益放大器U4-1、U4-2及外圍元件，兩片可編程增益放大器U4-1、U4-2的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)Ul的輸入輸出端口 P5 口對應(yīng)連接；兩片可編程增益放大器U4-1、U4-2的輸入端分別與前述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元中的兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-1、U2-2的輸出端連接，兩片可編程增益放大器U4-l、U4-2的輸出端分別與功率放大單元的輸入端連接。兩片可編程增益放大器U4-1、U4-2均采用可編程增益放大器PGA113，主要是在單片機(jī)單元的控制下實(shí)現(xiàn)增益控制，以達(dá)到所需幅度。第一可編程增益放大器U4-1輸入輸出端口的節(jié)點(diǎn)PGA113CS1、PGA113D101、PGA113SCLK1和第二可編程增益放大器U4-2輸入輸出端口的節(jié)點(diǎn)PGA113CS2、PGA113D102、PGA113SCLK2分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)Ul輸入輸出端口 P5 口的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連；第一、第二可編程增益放大器U4-1、U4-2輸入端節(jié)點(diǎn)Signallln、Signal2In分別與數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元中的第一、第二數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片U2-l、U2-2輸出端節(jié)點(diǎn)相連；兩片可編程增益放大器U4-l、U4-2的輸出端節(jié)點(diǎn)Voutl、Vout2分別與功率放大單元中的輸入端相連；供電節(jié)點(diǎn)AV1.5V、AV3.3V、DV3.3V、AGND、GND分別與供電單元中的模擬電源1.5V、模擬電源3.3V、數(shù)字電源3.3V、模擬地、數(shù)字地相連，為該單元提供工作電源。本實(shí)用新型從觸摸式LCD獲取用戶信息，通過單片機(jī)向數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元和觸摸式LCD液晶顯示單元產(chǎn)生滿足要求的信號以及顯示頻率、位相、峰峰值及衰減倍數(shù)等信息。該便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，采用高性能集成芯片和單片機(jī)，易于小型化、產(chǎn)品化等，可用于阻抗特性測量、研究，各種細(xì)胞和組織的電生物效應(yīng)的研究，兩簡諧振動合成的演示，具有廣闊的市場潛力。上述實(shí)施例也僅是用于說明本實(shí)用新型，不是對本實(shí)用新型的限制，在本實(shí)用新型的構(gòu)思前提下對本實(shí)用新型的改進(jìn)，都屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，包括單片機(jī)控制單元、功率放大單元、與功率放大單元的輸出端連接的信號輸出接口及精密峰值檢波單元、與精密峰值檢波單元輸出端連接的信號處理單元、觸摸式LCD液晶顯示單元和供電單元，其特征是還設(shè)有數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元，所述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元的輸入輸出端口對應(yīng)連接，數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸出端與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入端連接，信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸出端與功率放大單元的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，其特征是前述單片機(jī)控制單元包括單片機(jī)(Ul)、信號輸出接口(JKl)和相應(yīng)的外圍元器件，所述單片機(jī)(Ul)的輸入輸出端口 P1、P2、P3 口分別與觸摸式IXD液晶顯示單元的輸入輸出端口連接；單片機(jī)(Ul)的輸入輸出端口 P1、P4 口分別與數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸入輸出端口連接:單片機(jī)(Ul)的輸入輸出端口 P5 口分別與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口連接；單片機(jī)(Ul)的輸入輸出端口 P6 口分別與信號處理單元的輸出端口和精密峰值檢波單元的輸入輸出端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，其特征是前述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元包括兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片(U2-1、U2-2)、12MHz晶振(U3)及外圍元件，兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片(U2-l、U2-2)的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)(Ul)的輸入輸出端口 P1、P4 口對應(yīng)連接；兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片(U2-l、U2-2)的輸出端分別與前述信號幅度調(diào)節(jié)單元中的兩片可編程增益放大器(U4-l、U4-2)的輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，其特征是前述的信號幅度調(diào)節(jié)單元包括兩片可編程增益放大器(U4-l、U4-2)及外圍元件，兩片可編程增益放大器(U4-l、U4-2)的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元中單片機(jī)(Ul)的輸入輸出端口 P5 口對應(yīng)連接；兩片可編程增益放大器(U4-l、U4-2)的輸入端分別與前述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元中的兩片數(shù)控高精度正弦信號產(chǎn)生芯片(U2-l、U2-2)的輸出端連接，兩片可編程增益放大器(U4-l、U4-2)的輸出端分別與功率放大單元的輸入端連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種信號發(fā)生器，特別是一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，包括單片機(jī)控制單元、功率放大單元、與功率放大單元的輸出端連接的信號輸出接口及精密峰值檢波單元、與精密峰值檢波單元輸出端連接的信號處理單元、觸摸式LCD液晶顯示單元和供電單元，其特征是還設(shè)有數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元，所述數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元、信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入輸出端口分別與單片機(jī)控制單元的輸入輸出端口對應(yīng)連接，數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的輸出端與信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸入端連接，信號幅度調(diào)節(jié)單元的輸出端與功率放大單元的輸入端連接。實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，低功耗，性能穩(wěn)定，使用簡單方便，穩(wěn)定性好，便于攜帶。
文檔編號A61B5/053GK202998024SQ20122072291
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者陳龍聰, 劉亞濤, 高斌, 熊興良 申請人:重慶醫(yī)科大學(xué)