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
技術領域：
本實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：
在臨床、醫(yī)學科研和實驗中，需要對生理信號進行檢測、測量及分析；在醫(yī)療設備及其它醫(yī)用設備的研究、維修或調(diào)試中，經(jīng)常需要輸入模擬心電、腦電等標準或異常的生理信號；在醫(yī)學上，對人耳頻率特性和人體阻抗特性的研究和教學中，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教學中，經(jīng)常會演示或?qū)嶒瀮珊喼C振動不同情況下的合成波形，這對于學醫(yī)的學生來說，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)有相關儀器演示或?qū)嶒炂饋順O不方便，尤其是學生作實驗則是更加困難，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、實驗教學和醫(yī)學儀器的調(diào)試和維修等，尤其是醫(yī)學中的人耳特性和人體阻抗特性測量，研究，各種細胞和組織的電生物效應的研究，兩簡諧振動合成的演示，很多醫(yī)學信號發(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)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種便攜式高精度多用途醫(yī)用正弦信號發(fā)生器，它結構簡單，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。本實用新型采用了如下技術方案: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控制單元的輸入輸出端口對應連接，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。前述單片機控制單元包括單片機、信號輸出接口和相應的外圍元器件，所述單片機的輸入輸出端口 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控制單元中單片機的輸入輸出端口 P1、P4 口對應連接；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控制單元中單片機的輸入輸出端口 P5 口對應連接；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，各種細胞和組織的電生物效應的研究。本實用新型具有結構簡單，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驗、教學和科研，尤其是醫(yī)學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
/Jn ο

本實用新型上述結構可通過附圖所提供的非限定性實施例進一步說明。圖1為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型中單片機控制單元的電路圖；圖3為本實用新型中數(shù)控雙道信號產(chǎn)生單元的電路圖；圖4為本實用新型中信號幅度調(diào)節(jié)單元的電路圖。
具體實施方式
下面參照附圖說明本實用新型的實施方案。在圖1所示的實施方案中，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控制單元的輸入輸出端口對應連接，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所示的實施方案中，前述單片機控制單元包括單片機U1、信號輸出接口JKl和相應的外圍元器件，所述單片機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Ul采用16位單片機MSP430F157芯片，其中MSP430F157內(nèi)帶A/D轉換實現(xiàn)對參考電壓、經(jīng)信號處理單元處理后的輸出電壓轉換為數(shù)字值，精確地測出輸出信號的峰值電壓；同時實現(xiàn)對通過觸摸屏輸入的信息進行分析，并向其它部分發(fā)送相應的數(shù)據(jù)或控制信號；控制LCD液晶實現(xiàn)各種相關信息的顯示等。單片機Ul輸入輸出端口 P6 口中節(jié)點RefVolt ,VAmp分別與信號處理單元的輸出節(jié)點相連；節(jié)點 PGA117CS、PGA117D0UT、PGA117DIN、PGA117CLK、PGA117ENABLE 分別與精密峰值檢波單元中的對應節(jié)點相連；單片機Ul輸入輸出端口 P1、P2、P3 口中節(jié)點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節(jié)點相連；單片機Ul輸入輸出端口 P5 口中節(jié)點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的對應節(jié)點相連、節(jié)點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的對應節(jié)點相連；單片機Ul輸入輸出端口 P1、P4 口節(jié)點 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節(jié)點相連、節(jié)點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節(jié)點相連；調(diào)試接口 P_JAG與單片機的輸入輸出口對應連接。供電節(jié)點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控制單元中單片機Ul的輸入輸出端口 P1、P4 口對應連接；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 AD9850WCLK2、AD9850FQUD2、AD9850RESET2、DD0DD7 分別與單片機控制單元中單片機Ul的輸入輸出端口 P4、P1 口的對應節(jié)點相連；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)點連接；供電節(jié)點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控制單元中單片機Ul的輸入輸出端口 P5 口對應連接；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，主要是在單片機單元的控制下實現(xiàn)增益控制，以達到所需幅度。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PGA113CS2、PGA113D102、PGA113SCLK2分別與單片機控制單元中單片機Ul輸入輸出端口 P5 口的對應節(jié)點相連；第一、第二可編程增益放大器U4-1、U4-2輸入端節(jié)點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)點相連；兩片可編程增益放大器U4-l、U4-2的輸出端節(jié)點Voutl、Vout2分別與功率放大單元中的輸入端相連；供電節(jié)點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。本實用新型從觸摸式LCD獲取用戶信息，通過單片機向數(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，易于小型化、產(chǎn)品化等，可用于阻抗特性測量、研究，各種細胞和組織的電生物效應的研究，兩簡諧振動合成的演示，具有廣闊的市場潛力。上述實施例也僅是用于說明本實用新型，不是對本實用新型的限制，在本實用新型的構思前提下對本實用新型的改進，都屬于本實用新型權利要求保護的范圍。
權利要求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控制單元的輸入輸出端口對應連接，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控制單元包括單片機(Ul)、信號輸出接口(JKl)和相應的外圍元器件，所述單片機(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(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(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(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控制單元中單片機(Ul)的輸入輸出端口 P1、P4 口對應連接；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控制單元中單片機(Ul)的輸入輸出端口 P5 口對應連接；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控制單元的輸入輸出端口對應連接，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。實用新型具有結構簡單，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