Основная часть:
Структурная схема устройства.
Прибор, как микропроцессорная система.
Классическая микропроцессорная системa (рисунок ___) включает в себя три основных элемента: процессор, память и устройства ввода-вывода. В данном случае можно сказать, что все три элемента совмещены в одном устройстве — микроконтроллере PIC16F873. Запоминающее устройство представлено в виде памяти программ и данных, расположенной на кристалле микроконтроллера, процессор является основной составляющей кристалла микроконтроллера, а устройства ввода вывода представлены в виде трех портов ввода-вывода, которые используются разнличными способами, в частности, напрямую к портам подключаюся интерфейсные элементы, а также устройство формирования сигнала для медицинского воздействия на организм.
Прибор, как обобщенное электронное устройство, можно структурировать так, как показано на рисунке ___. Здесь выделены следующие модули:
модуль пользовательского интерфейса, подключенный к портам микроконтроллера и состоящий из кнопок SA2...SA5 и светодиодных индикаторов V1...V10;
модуль формирования отрицательного потенциала, необходимого для формирования двухполярных воздействий;
модуль формирования воздействий, который формирует электрические импульсы, далее подаваемые на электроды, контактирующие с человеческим организмом;
процессорный модуль, обеспечивающий управление работой устройства, соединенный со всеми перечисленными модулями (кроме модуля формирования отрицательного потенциала).
Ниже приведено общее описание прибора, а также описано устройство и функционирование каждого модуля в его составе.
Общее описание прибора.
Прибор имеет малогабаритный корпус в виде параллелепипеда, на одной из сторон которого расположены органы управления, индикаторы и разъемы для подключения медицинских электродов. На задней панели расположен разъем для подключения блока питания устройства. Напряжение питания устройства равно 5 В постоянного тока.
В техническом задании указано, что устройство должно генерировать три основных вида воздействий:
однополярные импульсы напряжения длительностью 1, 5 или 15 секунд, перемежающиеся паузами длительностью 1, 5 или 15 секунд; комбинация двух значений является произвольной; импульсы заполнены прямоугольными импульсами несущей частоты (частота взята из описания прототипа устройства, прибора «РЕФЛЕКС» и равна 1 кГц);
однополярные импульсы напряжения частотой 100 Гц, заполненные прямоугольными импульсами несущей частоты (1 кГц);
двуполярные импульсы напряжения длительностью 1,5 или 15 секунд перемежающиеся паузами длительностью 1, 5 или 15 секунд; комбинация двух значений является произвольной; импульсы заполнены прямоугольными импульсами несущей частоты (1 кГц).
Амплитуда импульсов во всех случаев составляет 5 В (однополярные имеют размах от 0 до 5 В, двуполярные — от -5 до 5 В).
С помощью органов управления пользователь может переключать режимы работы устройства, задавать интервалы времени для воздействия и паузы, запускать и останавливать работу устройства, регулировать ток на электродах.
Модуль пользовательского интерфейса.
Примерный вид лицевой панели устройства с элементами пользовательского интерфейса показан на рисунке ___. Взаимодействие пользователя с устройством осуществляется следующим образом.
Сначала кнопкой «Выбор возд.» производится выбор интервала времени воздействия, возможные варианты: 1, 5 и 15 сек. При нажатии кнопки около выбранного значения загорается светодиодный индикатор; значения выбираются по очереди. Если используется режим однополярных манипулированных импульсов 100 Гц, выбранное значение не играет роли.
Далее кнопкой «Выбор паузы» производится выбор интервала времени воздействия, возможные варианты: 1, 5 и 15 сек. При нажатии кнопки около выбранного значения загорается светодиодный индикатор; значения выбираются по очереди. Если используется режим однополярных манипулированных импульсов с частотой манипуляции 100 Гц, выбранное значение не играет роли.
Далее кнопкой «Режим» производят выбор режима работы устройства. Все возможные режимы работы устройства перечислены выше.
Затем кнопкой «Пуск-Стоп» производят запуск устройства. При этом на электроды начинают подаваться заданные импульсы. Повторное нажатие кнопки останавливает работу устройства. Если по каким-то причинам неизвестны реакция пациента на ток заданной на устройстве силы, необходимо перед процедурой вывести регулятор тока на электродах в крайнее левое положение, затем устанавливать значение тока.
Устройство модуля пользовательского интерфейса не имеет никаких схемотехнических особенностей. Кнопки подключены ко входам портов ввода-вывода микроконтроллера таким образом, что при замыкании кнопки на порт подается высокий уровень напряжения 5В, соответствующий логической единице, а при размыкании кнопки вывод порта пользовательского интерфейса соединен с общим проводом — нулевым потенциалом, соответствующим логическому нулю. Сопротивление 3,3 кОм выбрано потому что при замыкании кнопки на нем расходуется сравнительно небольшой ток (около 1,5 мА), а сопротивление достаточно мало, чтобы создать логический ноль на входе контроллера при разомкнутой кнопке. Цепи светодиодных индикаторов имеют токоограничивающие сопротивления.