医用超声雾化器控制电路的设计.docx

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1、医用超声雾化器控制电路的设计摘要：医用超声雾化器是利用超声振荡将液体加工成雾状气体的设备，可以节约药物，快速提高疗效，达到治疗的目的。为了满足临床对设备雾化质量和效率均较高的要求，通常采用工作频率较高的电子线路来推动相应的雾化环节，从而使液体雾化，并以气雾状态直接进入毛细血管或肺泡；为此，该课题主要论述了医用超声雾化器控制电路的组成与工作原理。关键词：医用超声雾化器，控制电路，组成，工作原理近年来，随着超声技术的发展，医用超声雾化器被广泛用于慢性支气管炎、支气管扩张、哮喘、咽喉炎、鼻炎、肺部感染等呼吸道疾病的治疗及家庭保健中。该设备可将药液雾化成微小颗粒，使其通过呼吸吸入的方式

2、进入呼吸道和肺部沉积，从而达到无痛及有效治疗的目的[1]。近年来，国内外都对医用雾化器进行了更新与改良，设计出了医用超声雾化器和压缩雾化器。其中，医用超声雾化器已被广泛应用于临床，其由外壳（多由塑料组成，在雾化出口设有风量调节旋钮，面板上有定时器、电源开关、雾量调节旋钮、电源和输出指示灯等）、底座、电源变压器、风扇电机、换能片、储药罐、塑料螺纹管、口含管等组成[2]。雾化器可通过换能器耦合产生高频振荡，并由晶片产生1.7M超声波振荡输出，电路多采用单管式输出，有的采用双管式输出。超声波以水为介质，通过水槽底的谐振发射窗使药杯中的水溶性药物雾化成微细的雾粒，然后由送风机将药雾通过

3、螺纹管输送给患者进行吸入治疗，以达到雾化的效果。我们可控制雾化器的具体治疗时间（10～60min），手动调节雾量。目前，医用超声雾化器的种类繁多，但智能定时雾化器并不多。基于此，本课题通过由555定时器组成的多谐振荡器和STC89C51单片机的结合，设计出了医用超声雾化器的智能定时控制电路。1　工作原理及元件介绍1.1　工作原理本课题主要采用由555定时器组成的多谐振荡器和STC89C51单片机来设计智能定时控制电路，通过555定时器组成多谐振荡器产生矩形脉冲信号，用滑动变阻器来改变矩形脉冲的占空比，然后将矩形脉冲信号输入STC89C51单片机中，通过单片机的计数功能对外部输入

4、的矩形脉冲信号进行计数来实现智能定时。因此，本课题将硬件与软件结合，提高了定时控制电路的稳定性，通过编程实现对继电器吸合与断开的控制，从而达到控制医用超声雾化器工作的目的。1.2　元件介绍1.2.1　STC89C51单片机（1）基本组成：STC89C51单片机主要由中央处理单元、片内4K程序存储器、随机存取器、并行输入/输出口、串行输入/输出口、两个定时器/计数器、时钟电路和中断系统组成[3]。（2）时钟电路与复位电路：时钟电路用于产生STC89C51单片机工作所需要的时钟信号；RST引脚是复位信号的输入端，为了实现复位操作，必须使RST引脚上至少保持2个机器周期的高电平，再从

5、高电平变成低电平完成复位，其中复位电路的复位操作包含上电复位、按键电平复位和外部脉冲复位3种。1.2.2　555定时器（1）工作原理：555定时器的5引脚经0.01μF电容接地，高电压比较器C1的同相比较端和低电平比较器C2的反相比较端的参考电平为2/3Vcc与1/3Vcc，当阈值输入端TH的电压大于2/3Vcc，同时触发输入端TR大于1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电二极管TD导通，定时器输出低电平；当阈值输入端TH的电压小于2/3Vcc，同时触发输入端TR大于1/3Vcc时，比较器C1输出高电平，比较器C2输

6、出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不变；当阈值输入端TH的电压大于2/3Vcc，同时触发输入端TR小于1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电二极管TD截止，定时器输出高电平；当阈值输入端TH的电压小于2/3Vcc，同时触发输入端TR小于1/3Vcc时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电二极管TD截止，定时器输出高电平[4]。（2）由555定时器组成的多谐振荡器：由555定时器组成的多谐振荡器的内部组成结构见图1，由图分析，555定

7、时器在接通电源后，Vcc通过R1、R2对电容C充电，由于刚接通电容瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压UC为低电平，小于1/3Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出U0为1，放电管T截止；当电容C被充电达到UC大于2/3Vcc时，高电平触发端与低电平触发端均为高电平，输出U0翻转为0，放电管T导通，此时电容C开始通过R2和T放电，使UC按指数曲线下降；当UC介于1/3Vcc到2/3Vcc之间时，高电平触发端为低电平，低电平触发端为高电平，输出维持为0，电容C继续放电；直到UC