扫描式二氧化碳激光治疗设备控制系统的设计

论文摘要

二氧化碳激光扫描治疗系统是依据人体表面组织对10.6um波长的激光吸收之后,会与特定组织发生反应从而达到特定治疗效果的原理而设计的,它是激光在医疗行业中的一种新兴的应用。随着现代电子技术的发展,集成了多种功能与接口的CPU相继出现,利用这种处理器来架构激光扫描治疗控制系统能够大大减少控制系统的外围器件,提高系统的整合性与可靠性。因此,应用这种CPU来构建小型控制系统是未来控制领域的一种发展趋势。本文在对激光扫描技术各环节进行深入研究的基础上,结合微处理器的特性,对系统各模块进行合理的组合与优化,设计了一个小体积、低功耗、高整合度的二维激光扫描振镜控制系统。论文的内容主要包括以下几方面:1、研究和分析了二氧化碳激光器以及振镜扫描伺服电机的原理以及控制方式,在此基础上提出了基于微处理器的激光扫描治疗控制系统硬件平台设计方案。2、本着增加系统集成度、减小系统体积、提高可靠性、降低功耗和成本同时提升系统性能的原则,以微控制器为核心,外配片外电压基准源、DAC、运算放大电路,FLASH存储器以及LCD显示屏等,设计了一个基于微控制器的二维激光扫描控制系统硬件的平台。3、对控制系统的硬件平台进行调试和验证,在平台正常工作的基础上利用C语言完成系统初始化和各个主要功能模块的搭建与调试,并且对相关扫描图形的边界生成以及填充的算法进行仿真及编写工作,利用RS-232串口实现了控制系统与管理软件的通信工作,并利用VB编写了控制系统的PC机管理软件,最后成功地实现了控制系统所要求的相关功能。实验结果表明本文提出的扫描式激光治疗控制系统的构建方案是可行的,基于微控制器的控制系统在功耗、整合性、体积和扩展性方面有着独特的优势,因此,本系统的架构同样适用于需要利用激光以及扫描振镜的其它行业的应用。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 激光扫描治疗系统的构成
• 1.2.1 二维扫描头系统简介
• 1.2.1.1 伺服扫描振镜系统的原理
• 1.2.1.2 二维扫描头及其光路系统的结构
• 1.2.2 二氧化碳激光器原理简介
• 1.2.2.1 气体激光器的基本原理
• 1.2.2.2 二氧化碳玻璃管激光器的原理与结构
• 1.2.2.3 本文采用的激光器的控制方式
• 1.3 本文组织结构
• 2 控制系统硬件平台的架构
• 2.1 控制系统的层次划分
• 2.2 控制系统各功能模块的设计
• 2.2.1 伺服扫描振镜电机驱动模块
• 2.2.2 激光器控制模块
• 2.2.3 通信模块
• 2.2.4 触摸屏控制模块
• 2.2.5 板上数据存储器模块
• 2.2.6 控制系统电源模块
• 2.2.7 系统中其它IO设备
• 2.3 本章总结
• 3 控制系统的软件设计
• 3.1 模块化软件设计的指导原则
• 3.2 系统软件的功能需求与分析
• 3.3 结构化模块划分
• 3.4 控制系统中各主要功能模块的设计与分析
• 3.4.1 主循环
• 3.4.2 触摸屏功能的实现
• 3.4.3 系统工作界面与工程师界面的切换
• 3.4.4 系统显示效果的实现
• 3.4.5 红光指示以及扫描图形填充
• 3.4.6 激光器使用时间累计以及功率补偿
• 3.5 控制系统管理软件的设计
• 3.5.1 管理软件的需求分析与界面设计
• 3.5.2 管理软件中通信模块的设计
• 3.6 本章小结
• 4 系统中图形生成及填充算法
• 4.1 矩形边界生成及填充算法
• 4.2 圆形、椭圆形边界生成及填充算法
• 4.2.1 中点法圆形边界生成算法
• 4.2.2 基于中点法的圆形填充算法
• 4.3 本章总结
• 5 结论
• 5.1 本文所做的工作
• 5.2 本文尚存在的不足
• 参考文献
• 索引
• 作者简历
• 学位论文数据集