高频氩气刀氩气子系统控制技术研究

论文摘要

本文学习研究了临床上应用最多的高频电刀的工作原理、特点及技术进展，临床证明配上氩气控制仪可解决传统电刀电凝的缺点。其氩气流量的调节与控制是其关键技术。分析输出氩气的流量与气室的气体压力和管外的大气压的关系，提出通过测量气室内压力进行流量控制的方法。气路部分设计以稳定气体的输入和输出为目标。以MOTORLA单片机作为氩气子系统的核心，利用传感器装置获得系统的输入信息，利用数据处理部件对相关信息进行处理，执行机构采用PWM方式工作的高速开关阀，兼顾性能与成本等因素，完成系统的电路硬件设计。采用模块化软件设计思路，实现容错数据采集、改进的数字PID算法及其安全报警系统设计，强大的人机接口更是为调试及临床数据的积累提供便利。最终在评估板上进行调试，构造出一套功能齐全、可靠性和安全性及智能化程度均较高的氩气刀氩气流量控制方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题的背景
• 1.1.1 研究高频电刀氩气系统的背景
• 1.1.2 国内外研究动态
• 1.1.3 选题的意义
• 1.2 论文的主要工作
• 第二章 高频电刀工作原理
• 2.1 电磁场原理的集肤效应
• 2.2 高频电刀工作原理
• 2.3 高频电刀的工作模式
• 2.4 氩气电凝原理及优势
• 第三章 控制对象分析及气路设计
• 3.1 氩气控制系统框架
• 3.2 气路的设计
• 3.3 控制对象特性分析
• 3.4 流量检测原理
• 3.4.1 流量测量方法的分类
• 3.4.2 本系统流量测量方法研究
• 第四章 氩气控制仪硬件设计
• 4.1 氩气控制仪的任务及电路结构
• 4.2 控制电路的最小系统设计
• 4.2.1 M68HC12BC32简介
• 4.2.2 控制电路最小系统的总体设计
• 4.3 数据采集模块的电路设计
• 4.3.1 压力开关信号的隔离
• 4.3.2 压力传感器
• 4.3.3 A/D转换芯片MAX111
• 4.3.4 MAX111与单片机接口
• 4.4 高速电磁开关阀驱动模块电路设计
• 4.4.1 高速开关阀的特点及工作原理
• 4.4.2 高速开关阀的PWM控制方式
• 4.4.3 高速开关阀的动静态响应特性
• 4.4.4 高速开关阀驱动电路
• 4.5 人机接口模块的电路设计
• 4.6 报警电路
• 第五章 软件设计及调试
• 5.1 嵌入式系统设计任务划分
• 5.2 开发工具和集成开发环境简介
• 5.2.1 BDM调试方式
• 5.2.2 评估板M68EVB912BC32
• 5.2.3 集成开发环境CodeWarrior IDE
• 5.2.4 软件设计流程
• 5.3 数据采集模块
• 5.3.1 采样周期的确定及定时器模块
• 5.3.2 容错数据采集系统设计
• 5.3.3 数据预处理模块
• 5.3.4 标度变换
• 5.4 PID控制算法模块
• 5.4.1 PID控制算法的特点
• 5.4.2 微分先行与积分分离,死区控制相结合的数字PID控制算法
• 5.4.3 PID参数调节
• 5.5 PWM输出模块
• 5.5.1 PWM载波频率的选择
• 5.5.2 PWM占空比可调的实现
• 5.6 人机接口模块
• 5.6.1 用户协议的制定
• 5.6.2.PC机侧程序设计
• 5.6.3 单片机端程序设计
• 5.7 安全报警系统设计
• 5.8 误差分析
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录一、硬件原理图:
• 附录二、主要程序:
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况