基于A(yíng)RM處理器的微波熱療儀系統設計

　　嵌入式系統模塊與溫度采集及控制模塊之間主要通過(guò)串口通訊[7]（見(jiàn)圖1）。應用程序需要對串口數據進(jìn)行編碼/解碼以達到控制的目的。串口通訊數據格式統一如下：

　?。?）數模轉換器向嵌入式系統模塊發(fā)送的數據長(cháng)度為每幀21字節，傳輸格式（見(jiàn)表1）如下：①前導碼為0x55（1字節）;②開(kāi)始/停止（1字節）：0x00表示停止;0xFF表示開(kāi)始③功率值（2字節）：功率值為一個(gè)范圍（0―4095）;④溫度值（16字節）：每個(gè)溫度值取值范圍為0-4095（2字節），所以共需16字節;⑤結束碼為0xAA。

　　表1 溫度采集及控制模塊-嵌入式模塊數據格式

（2）嵌入式系統模塊給數模轉換器發(fā)送的數據格式如表2所示，共5字節，定義同上。

　　表2 嵌入式模塊-溫度采集及控制模塊 數據格式

2.2.2 消融針控制功能塊

　　如圖6（b）所示，此模塊提供功能：①消融針運行控制功能：所選用微波源的型號、警戒溫度 、預運行時(shí)間和預輸出功率;控制消融針啟/停狀態(tài)②微波功率自動(dòng)調節功能：當被治療的患處溫度超過(guò)警戒溫度時(shí)候，系統自動(dòng)調低微波輸出功率，直到溫度恢復正常。③溫度監視功能顯示三種波形圖：溫度-時(shí)間（秒），溫度-時(shí)間（分）和功率-時(shí)間（分）波形圖。

3 實(shí)驗與結論

　　系統整合后，于室溫17℃的條件下我們對整個(gè)儀器進(jìn)行過(guò)了測試。手術(shù)刀輸出功率為35W。啟動(dòng)手術(shù)刀功能后，測得系統的表示輸出功率的模擬電壓值與時(shí)間的關(guān)系如表3：

　　表3 手術(shù)刀輸出模擬電壓-時(shí)間表

另外，設置消融針輸出功率35W,設置警戒溫度30℃。啟動(dòng)消融針熱療功能，開(kāi)始時(shí)將溫度熱敏探頭置入11.5℃水中;于第5分鐘置入溫度為31.7℃的水中，于第6分鐘取出繼續置入11.5℃水中;于第10分鐘置入溫度為29.1℃的水中，于第11分鐘取出，繼續置入11.5℃水中。在此過(guò)程中，我們測得的功率轉換后的電壓值如表4：

　　表4 消融針輸出模擬電壓-時(shí)間表

實(shí)驗表明，控制系統能夠精確控制微波的輸出功率。同時(shí)，通過(guò)熱敏探頭，它能夠準確監視患處溫度變化，并根據預警溫度值對輸出功率大小進(jìn)行調節，以防止患處溫度過(guò)高引發(fā)灼傷事故。實(shí)驗與理論的一致說(shuō)明系統性能符合設計要求，今后還要不斷努力，完善人機交互界面，提高可操作性;完善軟件模塊與不同微波發(fā)射器之間耦合的接口，提高系統的兼容性和可擴展性。

　　本文的創(chuàng )新點(diǎn)：利用流行的嵌入式技術(shù)改進(jìn)提升微波熱療儀的控制系統，該系統使熱療儀控制系統在小型化、智能化、提高精確度以及降低成本方面邁出了一大步;其擁有的多接口能夠兼容市場(chǎng)上流行的微波發(fā)射器，具有較高的可擴展性，實(shí)現了很好的市場(chǎng)價(jià)值。