CN107785069A - 高频电刀电切、电凝混切波形产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频电刀电切、电凝混切波形产生方法，S1：初始化MCU串行接口，调用控制代码将MCU与DDS通信连接的端口初始化为SPI接口方式，S2：计算高频电刀需要的32位频率寄存器的数值；S3：通过SPI接口发送初始化代码指令；S4：通过DDS输出管脚上输出正弦波；S5：通过MCU控制DAC输出PWM方波，通过控制PWM方波占空比来调整输出高频电刀电切、混切包络波形；S6：将DDS输出的正弦波和DAC输出的PWM方波送入集成模拟乘法器进行乘法运算，完成对DDS输出波形调制，得到高频电刀需要的电切和电凝波形。本发明制造成本低、波形调试便捷、波形频率不随温度变化，输出波形谐波失真小。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备高频电刀，尤其是涉及高频电刀电切、电凝混切波形产生方法。
背景技术
高频手术设备俗称高频电刀，是采用高频电流的方法进行生物组织切割和凝血的外科手术医用电气设备。它通过电极将高频电流送入人体，在电刀笔下的局部组织中形成高密度电流，从而使局部产生高热而达到切割和凝血两种电外科效果。使用高频电刀切口小，切割速度快、止血效果好、操作简单、安全方便，使手术时间大大缩短，减少患者失血量及输血量，从而降低并发症及手术费用。目前，高频电刀电切、电凝混切波形产生方法有两种：1、通过模拟振荡式波形产生，其属于模拟电子技术产生波形；其主要原理是通过正反馈来获得等幅的正弦振荡波反馈到振荡器中，LC并联振荡回路是最基本的选频网络，振荡器进入平衡状态以后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量；在高频电刀中采用谐振式输出电路，无需滤波即可输出很好的正弦功率波形，所使用的电子管振荡电刀通常由大功率高频电子管与LC振荡回路组成，振荡比较稳定，不足之处是波形调试比较麻烦，波形频率容易随着温度变化出现改变的情况。2、是采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)、波形产生控制模块、晶体振荡器、MOSFET全桥电路组成，波形产生控制模块存储在CPLD器件上，CPLD器件根据Verilog HDL语言编写，设有429KHz脉宽固定波形的增量寄存器、25KHz的PWM波形增量寄存器；CPLD器件与微控制器在硬件形式上的连接为CPLD器件的4位控制端口、8位数据线端口分别与微控制器端口连接，其存在的不足是采用了复杂可编程罗辑器件等，波形存储在CPLD中，使得整体的成本比较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种高频电刀电切、电凝混切波形产生方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述高频电刀电切、电凝混切波形产生方法，包括下述步骤：
S1：初始化MCU串行接口，调用控制代码将MCU与DDS通信连接的端口初始化为SPI接口方式，通信频率初始化为1MHz；
S2：通过公式：目标频率f=ΔPhase×fMCLK/（232），计算高频电刀需要的32位频率寄存器的数值；高频电刀使用460KHz的载波频率，因此，目标频率f为460KHz，DDS的输入频率fMCLK=25MHz，通过计算ΔPhase =460KHz×232 /25MHz，从而得知ΔPhase=79027398，十六进制格式为0x04B5DCC6；
S3：通过已经初始化的所述SPI接口发送初始化代码指令；依次发送的代码指令为0xF800，0x3304，0x22B5，0x31DC，0x20C6，0xC000；
S4：通过DDS的输出管脚上输出460KHz标准正弦波，该波形为高频电刀的载波；
S5：通过MCU控制DAC输出PWM方波，通过控制PWM方波占空比来调整输出高频电刀电切、混切或者电凝功能的包络波形；
S6：将DDS输出的所述460KHz标准正弦波和DAC输出的PWM方波送入集成模拟乘法器进行乘法运算，完成对DDS输出波形的调制，从而得到输出高频电刀需要的电切和电凝波形。
本发明优点在于制造成本低、波形调试便捷、波形频率不随温度变化。电路全部使用数字电路，原理简单易懂、温漂小、频率和相位调整方便；硬件实现所需元器件少；输出波形谐波失真（THD）小；易于实现模块化生产，提高制造生产效率。
附图说明
图1是实现本发明方法的硬件系统结构示意图。
图2是本发明方法的流程框图。
图3是本发明所述DDS输出的460KHz标准正弦波的波形图。
图4是本发明所述DAC输出的PWM方波的波形图。
图5是本发明所述集成模拟乘法器输出的电切和电凝波的波形图。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明所述高频电刀电切、电凝混切波形产生方法，包括下述步骤：
S1：初始化MCU串行接口，调用控制代码将MCU与DDS通信连接的端口初始化为SPI接口方式，通信频率初始化为1MHz；
S2：通过公式：目标频率f=ΔPhase×fMCLK/（232），计算高频电刀需要的32位频率寄存器的数值；高频电刀使用460KHz的载波频率，因此，目标频率f为460KHz，DDS的输入频率fMCLK=25MHz，通过计算ΔPhase =460KHz×232 /25MHz，从而得知ΔPhase=79027398，十六进制格式为0x04B5DCC6；（Δphase表示DDS频率控制字，232表示DDS的相位寄存器是32位二进制寄存器；DDS是从相位的概念出发进行频率合成；本高频电刀需要使用460KHz的载波频率，即公式中目标频率f是460KHz，而DDS的输入频率fMCLK = 25MHz，通过计算得知ΔPhase =460KHz ×232 / 25MHz。从而得知ΔPhase = 79027398，十六进制格式为0x04B5DCC6。）
S3：通过已经初始化的所述SPI接口发送初始化代码指令；依次发送的代码指令为0xF800，0x3304，0x22B5，0x31DC，0x20C6，0xC000；
S4：通过DDS的输出管脚上输出460KHz标准正弦波，该波形为高频电刀的载波，这一步输出的波形仿真图如图3所示；
S5：通过MCU控制DAC输出PWM方波，通过控制PWM方波占空比来调整输出高频电刀电切、混切或者电凝功能的包络波形，DAC输出的PWM方波如图4所示；
S6：将DDS输出的所述460KHz标准正弦波和DAC输出的PWM方波送入集成模拟乘法器进行乘法运算，完成对DDS输出波形的调制，从而得到输出高频电刀需要的电切和电凝波形，如图5所示。
单片机MCU作为主控制器，用于对DDS（英文Direct Digital Synthesizer的缩写，直接数字式频率合成器）和DAC（英文Digital to analog converter的缩写，数字模拟转换器）的控制，即：负责DDS的初始化、DDS载波波形的初始化与输出，同时可以修改DDS载波波形的输出频率来满足不同的需求。
集成DDS用于产生频率可调的标准正弦波。
集成DAC用于产生任意波形的包络信号，并控制高频电刀的电切和电凝以及混切功能。
集成模拟乘法器用于调制输出信号，通过正弦载波输出包络波形信号。
Claims (1)
1.一种高频电刀电切、电凝混切波形产生方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1、初始化MCU串行接口，调用控制代码将MCU与DDS通信连接的端口初始化为SPI接口方式，通信频率初始化为1MHz；
S2、通过公式：目标频率f=ΔPhase×fMCLK/（232），计算高频电刀需要的32位频率寄存器的数值；高频电刀使用460KHz的载波频率，因此，目标频率f为460KHz，DDS的输入频率fMCLK=25MHz，通过计算ΔPhase =460KHz×232 /25MHz，从而得知ΔPhase=79027398，十六进制格式为0x04B5DCC6；
S3、通过已经初始化的所述SPI接口发送初始化代码指令；依次发送的代码指令为0xF800，0x3304，0x22B5，0x31DC，0x20C6，0xC000；
S4、通过DDS的输出管脚上输出460KHz标准正弦波，该波形为高频电刀的载波；
S5、通过MCU控制DAC输出PWM方波，通过控制PWM方波占空比来调整输出高频电刀电切、混切或者电凝功能的包络波形；
S6、将DDS输出的所述460KHz标准正弦波和DAC输出的PWM方波送入集成模拟乘法器进行乘法运算，完成对DDS输出波形的调制，从而得到输出高频电刀需要的电切和电凝波形。
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