CN1846662B - 智能化电子理疗仪及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开了一种将智能电子技术应用到人体保健理疗过程中，从而促进人体血液循环，加快人体肌能新陈代谢，保持健康的智能化电子理疗仪，包括电源、理疗带和控制器，所述控制器由设置在壳体内相互连接的输入单元、中央控制单元和输出单元构成；所述中央控制单元包括由晶体振荡器Y1、磁片电容器C4和C5构成的振荡网络为单片机提供工作频率，和由R15和LM385-5V构成的稳压器为单片机提供稳定的工作电压；所述输入单元由基准电压电路、复位电路、电池电量检测器、电池充电检测器和键盘输入模块组成；所述输出单元由第一、第二脉冲加热控制器、液晶显示模块、蜂鸣器输出模块和背光控制器组成。时还提供了该智能化电子理疗仪的控制方法。

Description

智能化电子理疗仪及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于生物保健的理疗仪器及其控制方法。

背景技术

目前，市场上已有的理疗仪均采用简易电子控制，不具备智能化控制功能，也没有良好的人机对话功能；其中，供电方式是用体积较大的4块以上的锂电池。理疗加热材料通常采用的是碳素纤维制成的加热片或电阻丝制成的加热片；与之配套使用的护腰、护膝或护肩等部件的材料一般采用的是普通纺织品棉布。

上述现有技术的理疗仪存在的不足之处在于：(1)不具备智能化功能；(2)没有人机对话功能；(3)采用的电池体积较大、价格较高(4)碳素纤维制成的加热片或电阻丝制成的加热片结点连接不可靠，热效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明提供一种采用我国传统的中医理论和中医学说，将智能电子技术应用到人体保健理疗过程中，从而促进人体血液循环，加快人体肌能新陈代谢，保持健康的智能化电子理疗仪，同时还提供了该智能化电子理疗仪的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明智能化电子理疗仪予以实现的技术方案是：包括电源、理疗带和控制器，所述控制器由设置在壳体内相互连接的输入单元、中央控制单元和输出单元构成；所述中央控制单元包括由晶体振荡器Y1、磁片电容器C4和C5构成的振荡网络为单片机提供工作频率，和由R15和LM385-5V构成的稳压器为单片机提供稳定的工作电压；所述输入单元由基准电压电路、复位电路、电池电量检测器、电池充电检测器和键盘输入模块组成；其中：所述基准电压电路中二极管D2其阴极与电阻R3连接，其阳极接地；用来给所述单片机提供A/D转换的基准电压；所述复位电路由电阻R1、二极管D1、开关触点S0和电容C1构成，用来完成程序执行过程中的复位功能；所述电池电量检测器由电阻R11串联电阻R12构成，用来为单片机提供工作中剩余电量的取样参考值；所述电池充电检测器由电阻R13、R14、R21～R29和运算放大器LM358，及发光二极管D21、D22、D23，及电容C21构成，用来监测电池的充电状态；所述键盘输入模块由按键触点S1、S2和S3，二极管D4和D5、电阻R9和R10构成，用来将使用者的设置信息通过键盘输送到中央控制单元；所述输出单元由第一、第二脉冲加热控制器、液晶显示模块、蜂鸣器输出模块和背光控制器组成；其中：所述第一脉冲加热控制器由与三极管Q2基极连接的电阻R7，与其集电极连接的J2输出端口，与其发射极连接的大功率三极管Q5及电阻R0构成；所述第二脉冲加热控制器由与三极管Q3基极连接的电阻R6，与其集电极连接的J1输出端口，与其发射极连接的大功率三极管Q6及电阻R0’构成；所述液晶显示模块由电阻R4、电容C2、C3和液晶显示器LCD组成，并以串行方式与所述单片机连接；所述蜂鸣器输出模块由与三极管Q3基极连接的电阻R5、与其发射极连接的蜂鸣器U1组成；所述背光控制器由与三极管Q2基极连接的电阻R10和与其发射极连接的发光二极管D6组成。

本发明智能化电子理疗仪，其中，所述单片机的型号为16F716；所述中央控制单元中晶体振荡器Y1的两端分别与所述单片机的15脚、16脚连接，电阻R15和LM385-5V并联后与单片机的14脚的Vdd连接。所述单片机的第1脚与所述蜂鸣器输出模块的R5连接，第2脚与所述基准电压电路中二极管D2的阴极连接，第3脚与所述背光控制器中的电阻R10连接，第4脚与所述复位电路中的电阻R1连接，第5和第7～9脚与所述液晶显示模块连接，第10脚与所述第二脉冲加热控制器中的R6连接，第11脚与所述第一脉冲加热控制器中的R7连接，第12和第13脚与所述键盘输入模块连接，第17脚与所述电池充电检测器连接；第18脚与所述电池电量检测器连接。所述电池充电检测器中的电阻R13串联电阻R14构成是否充电信号，运算放大器LM358控制发光二极管D22和D23，电阻R24和R28为限流电阻，电阻R26和R27为比较器门槛电压控制电阻；电容C21用来防止放大器自激振荡，R29为充电取样电阻，发光二极管D21用来防止外电源充电接反。所述第一、第二脉冲加热电路中的电阻R0和R0’是两组导热绝缘硅橡胶加热膜，所述导热绝缘硅橡胶加热膜与理疗带连接。所述理疗带外表面设置有天年素纺织材料层。所述电源采用聚合物电池。

本发明智能化电子理疗仪的控制方法，包括以下步骤：(1)启动控制器电源，系统初始化后，液晶显示器显示当前状态；(2)判断键盘输入模块的触点S1、S2或S3是否动作；(3)中央控制单元调整计时器的计时时间和第一、第二脉冲加热控制器的功率；(4)将控制器与理疗带连通后，计时器进入倒计时状态；(5)在上述步骤(1)至步骤(4)过程中，所述电池电量检测器和所述电池充电检测器进行电池电量采样、电池电量判断和电池充电判断，根据检测结果控制A/D转换是否中断；或中央控制单元随时监测键盘输入模块是否有中断请求；若结果为“真”值，则执行中断程序；(6)倒计时为0，结束一个工作周期。

本发明智能化电子理疗仪的控制方法，其中，所述计时器设定值10分钟～8小时，其调整步长为每10分钟递增或递减；所述第一、第二脉冲加热控制器的功率设定为50％～100％，分别为50％，60％，70％，80％，90％，100％六档，所述第一、第二脉冲加热控制器温度范围为40℃～60℃。所述液晶显示器界面显示倒计时时间、功率值、电池余量和工作状态指示灯。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

(1)本发明智能电子理疗仪采用微型单片机为中央控制单元对仪器进行智能化管理，在仪器上配有液晶显示屏和操作按键，操作简单运行可靠，使操作者与仪器之间的人机对话功能得以实现，使现有的人体理疗仪得到了升级换代；

(2)本发明智能电子理疗仪的电源由聚合物电池提供，使整机具有体积小、重量轻、价格便宜的特点；

(3)本发明智能化电子理疗采用导热绝缘硅橡胶加热膜作为加热元件，具有合理的外形结构和热效率高的特点；

(4)与本发明配套使用的理疗带，即执行部件采用天年素纺织品材料，该纺织品材料在体温的作用下能产生红外线，能进一步促进人体的血液循环。

附图说明

图1-1是本发明智能化电子理疗仪硬件整体结构框图；

图1-2是本发明智能化电子理疗仪电路原理图；

图2-1是本发明智能化电子理疗仪控制方法主程序逻辑流程图；

图2-2是本发明智能化电子理疗仪控制方法中断程序逻辑流程图；

图3是本发明智能化电子理疗仪液晶显示内容的示意图。

下面是本发明说明书附图中主要附图标记的说明：

100——中央控制单元          101——电池电量检测器

102——电池充电检测器        103——键盘输入模块

104——第一脉冲加热控制器    105——第二脉冲加热控制器

106——背光控制器            107——复位电路

108——基准电压电路          109——液晶显示模块

110——蜂鸣器输出模块        111——单片机

200——输出单元              300——输入单元

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细地描述。

如图1所示，本发明智能化电子理疗仪的整个系统由三大部分组成，即中央控制单元100、输出单元200和输入单元300，所述中央控制单元100是整体的核心，完成对数据的采集、处理，计算处理，定时，以及对输出单元200的控制功能；

输出单元200是完成理疗和时间控制功能的部分，由所述输出单元200来对中央控制单元100中的单片机输出控制信号的放大，和最终作用在理疗单元；理疗加热的输出，其功率通过开与关的占空比来调节，并可根据工作时间自动关闭；显示的输出，为LCD液晶屏，其中包括时间、电池电量、加热功率和屏幕背光等；蜂鸣器的输出；背光的输出控制等。

输入单元300是完成按键操作和模拟电量采集的部分，所述输入单元300完成输入给单片机控制信号和电池电量的监测采集的功能；即完成聚合物电池的电压输入(模拟量)；外部通过3个按钮，来设定工作时间、工作输出功率、开/关机器等。

如图2所示，本发明智能化电子理疗仪的电路构成是：

中央控制单元100包括由晶体振荡器Y1、磁片电容器C4和C5构成的振荡网络为单片机111提供工作频率，和由R15和LM385-5V构成的稳压器为单片机提供稳定的工作电压。

所述输入单元300由基准电压电路108、复位电路107、电池电量检测器101、电池充电检测器102和键盘输入模块103组成；其中：

所述基准电压电路108中二极管D2其阴极与电阻R3连接，其阳极接地；用来给所述单片机提供A/D转换的基准电压；

所述复位电路由107电阻R1、二极管D1、开关触点S0和电容C1构成，用来完成程序执行过程中的复位功能；

所述电池电量检测器101由电阻R11串联电阻R12构成，用来为单片机111提供工作中剩余电量的取样参考值；用了两个串联电阻R11、R12分压的目的，是为了降低电位实现和基准电压的比较，完成模数转换。用单片机111中A/D转换功能完成对电池电压的采样，根据此值来判断电池的电量，在显示屏上输出(0～4格)。

所述电池充电检测器由电阻R13、R14、R21～R29和运算放大器LM358，及发光二极管D21、D22、D23，及电容C21构成，用来监测电池的充电状态；当充电充时，外界充电器为此电路提供4.8V直流电压，它完成监测是否充电，是否充满电的信息。并向单片机提供必要的信息。其工作原理是：电阻R13串联电阻R14构成是否充电信号，当外加电压输入到J0时、通过RI3、R14位单片机111提供是否正在充电的信息。当充电时，基准电压电路108通过R21加到运算放大器LM358的第3端，该放大器第1端输出低电平，D22绿色发光二极管不亮；第7端为高电平，D23红色发光二极管亮。当充满电时，运算放大器LM358第1端为高电平，D22绿色发光二极管亮、第7端为低电平，D23红色发光二极管不亮。所述电池充电检测器中的R24、R28为限流电阻；R26、R27为比较器门槛电压控制电阻；电容C21是防止放大器自激振荡；R29为充电取样电阻；发光二极管D21是为防止外电源充电接反而设置的。

所述键盘输入模块103由按键触点S1、S2和S3，二极管D4和D5、电阻R9和R10构成，用来将使用者的设置信息通过键盘输送到中央控制单元100。其中按键触点S1为开机/关机、切换键，S2为+键/开始运行键/暂停，S3为-键/背光点亮键。

所述输出单元200由第一、第二脉冲加热控制器104和105、液晶显示模块109、蜂鸣器输出模块110和背光控制器106组成；其中：

所述第一脉冲加热控制器104由与三极管Q2基极连接的电阻R7，与其集电极连接的J2输出端口，与其发射极连接的大功率三极管Q5及电阻R0构成；

所述第二脉冲加热控制器105由与三极管Q3基极连接的电阻R6，与其集电极连接的J1输出端口，与其发射极连接的大功率三极管Q6及电阻R0’构成；

所述液晶显示模块109由电阻R4、电容C2、C3和液晶显示器LCD组成，并以串行方式与所述单片机111进行通讯，模块驱动器的RAM是存储LCD的显示数据，其内容可直接映射到LCD驱动器的内容。这是输出部分的重点，如同计算机软件的界面；

所述蜂鸣器输出模块110由与三极管Q3基极连接的电阻R5、与其发射极连接的蜂鸣器U1组成；所述蜂鸣器是较大电流工作的器件，因此加入一个三极管Q3放大；蜂鸣器U1选用的是长鸣式的，用单片机111控制鸣叫的时间，可以区分出按键按下和关机的提示声，即当有按键按下时蜂鸣器短鸣，当关机时蜂鸣器长鸣；

所述背光控制器107由与三极管Q2基极连接的电阻R10和与其发射极连接的发光二极管D6组成，当开机和有按键按下时，背光持续点亮6秒钟。

本发明智能化电子理疗仪，其中，所述单片机的型号为16F716；所述中央控制单元中晶体振荡器Y1的两端分别与所述单片机111的15脚OSC2/CLKOUT端口、16脚OSC1/CLKIN端口连接，电阻R15和LM385-5V并联后与单片机的14脚Vdd端口连接。

所述单片机111各端口与理疗仪电路中相关分电路的连接关系是：第1脚RA2/AN2端口与所述蜂鸣器输出模块的R5连接，第2脚RA3/AN3端口与所述基准电压电路中二极管D2的阴极连接，第3脚RA4/TOCK1端口与所述背光控制器中的电阻R10连接，第4脚MCLR/Vpp端口与所述复位电路中的电阻R1连接，第5脚Vss′端口、第7脚RB1端口、第8脚RB2端口、第9脚RB3端口分别与所述液晶显示模块109连接，第10脚RB4端口与所述第二脉冲加热控制器105中的R6连接，第11脚RB5端口与所述第一脉冲加热控制器104中的R7连接，第12脚RB6端口和第13脚RB7端口分别与所述键盘输入模块103连接，第17脚RA0/ANO端口与所述电池充电检测器102连接；第18脚RA1/AN1端口与所述电池电量检测器101连接。

所述第一、第二脉冲加热电路104和105中的电阻R0和R0’是两组导热绝缘硅橡胶加热膜，采用珠海加一电子有限公司生产的型号为DRM015的产品，所述导热绝缘硅橡胶加热膜与理疗带连接。

所述理疗带外表面设置有天年素纺织材料层，使用带有天年素织物的理疗带可以在使用者体温的作用下能产生红外线，从而可以进一步加强促进血液循环。

为了使本发明理疗仪便于携带，所以选用电池作为电源，而聚合物电池是理想的选择，因为它方便、小巧，能够置于整体机器之中，并且可以反复充电使用，因此，所述电源采用体积小、重量轻、价格便宜的由广东惠州市金能TCL公司生产的055085型号聚合物电池。

如图2-1和图2-2所示，本发明智能化电子理疗仪的控制方法，包括以下步骤：(1)启动控制器电源，系统初始化并进行端口设置，所用寄存器清零，液晶初始化，液晶显示器显示当前状态，TMR0计时器开启，如图3所示，所述液晶显示器界面可以显示倒计时时间、功率值、电池余量和工作状态指示灯。

(2)判断键盘输入模块的按键触点S1、S2或S3是否动作；其中：S1为开机/关机、切换键，S2为+键/开始运行键/暂停，如果需要暂停按下“开始/暂停”键，则进入到暂停状态，再按下则恢复到工作状态；S3为-键/背光点亮键；若有按键动作，则对相应按键标志位进行设置。

(3)中央控制单元调整计时器的计时时间和第一、第二脉冲加热控制器的功率；

以下是上述三个按键S1、S2和S3配合使用完成上述(2)和(3)步骤：

①开机：按住“开/关”键，约3秒钟开机；②关机：按住“开/关”键，约3秒钟关机；③工作时间的设置：按一下切换键(与开/关机键同一个)，进入到工作时间设置，此时显示器上的“时间”值跳动。按“+”或“-”，则时间以每10分钟递增或递减。时间最长8小时，最短10分钟，默认值(不设置)为1小时。当长按“+”或“-”键，则调整时间为连续跳动；④工作功率的设置：再按一下切换按键，进入功率设置，此时显示器上的“功率”值跳动。按“+”或“-”，则可以调整功率的大小。当加至6格全亮为单输出，继续按“+”，此时屏幕上“¤”符号中间“●”(太阳图形的中心处)显示为双通道输出，单、双输出都有6档功率调节。最大功率100％(6格全亮)，热度为55℃左右。最小功率为50％(1格亮)，热度大约45℃左右。共分6当长按“+”或“-”键，则调整功率为连续跳动；⑤时间和功率设置完成后，再按一下切换键，则进入到等待工作状态；⑥在理疗过程工作中，如需要调整工作状态可直接按以上步骤调整，此时不影响当前的工作。

中央控制单元在上述过程中判断若有加热输出，进而判断若有功率输出，则根据标志位得出加热控制的开关的占空比，并向液晶显示模块输出数据；

(4)将理疗仪的控制器与理疗带连通后，计时器进入倒计时状态；

(5)在上述步骤(1)至步骤(4)过程中，所述电池电量检测器和所述电池充电检测器进行电池电量采样、电池电量判断和电池充电判断，根据检测结果控制A/D转换是否中断；或中央控制单元随时监测键盘输入模块是否有中断请求；若结果为“真”值，则执行中断程序；

如图2-2所示，进入上述中断程序：

存入关键标志位实现中断保护，根据中断请求判断是何种中断，有下列几种情形之一：

若是A/D转换中断，则判断是哪个A/D，并把转换得到数字量存入对应寄存器；

若是TMR0计时器中断，则开启TMR0计时器重新计时，累计时间，改变相应的时间标志位；

若是按键中断，则延时防抖动，进而判断是哪个按键并置高相应标志位；

导出关键标志位恢复现场，退出中断程序，返回中断点。

(6)当倒计时为0时，结束工作状态。当不需要理疗时，可直接关机，或者4分钟后自动关机。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种智能化电子理疗仪，包括电源、理疗带和控制器，所述控制器由设置在壳体内相互连接的输入单元、中央控制单元和输出单元构成，其特征在于：

所述中央控制单元包括由晶体振荡器Y1、磁片电容器C4和C5构成的振荡网络为单片机提供工作频率，和由电阻R15和LM385-5V构成的稳压器为单片机提供稳定的工作电压；

所述输入单元由基准电压电路、复位电路、电池电量检测器、电池充电检测器和键盘输入模块组成；其中：

所述基准电压电路中二极管D2其阴极与电阻R3连接，其阳极接地；用来给所述单片机提供A/D转换的基准电压；

所述复位电路由电阻R1、二极管D1、开关触点S0和电容C1构成，用来完成程序执行过程中的复位功能；

所述电池电量检测器由电阻R11串联电阻R12构成，用来为单片机提供工作中剩余电量的取样参考值；

所述电池充电检测器由电阻R13、R14、R21～R29和运算放大器LM358，及发光二极管D21、D22、D23，及电容C21构成，用来监测电池的充电状态；

所述键盘输入模块由按键触点S1、S2和S3，二极管D4和D5、电阻R9和R10构成，用来将使用者的设置信息通过键盘输送到中央控制单元；

所述输出单元由第一、第二脉冲加热控制器、液晶显示模块、蜂鸣器输出模块和背光控制器组成；其中：

所述第一脉冲加热控制器由与三极管Q2基极连接的电阻R7，与其集电极连接的J2输出端口，与其发射极连接的大功率三极管Q5及电阻R0构成；

所述第二脉冲加热控制器由与三极管Q3基极连接的电阻R6，与其集电极连接的J1输出端口，与其发射极连接的大功率三极管Q6及电阻R0’构成；

所述液晶显示模块由电阻R4、电容C2、C3和液晶显示器LCD组成，并以串行方式与所述单片机连接；

所述蜂鸣器输出模块由与三极管Q3基极连接的电阻R5、与其发射极连接的蜂鸣器U1组成；

所述背光控制器由与三极管Q2基极连接的电阻R10和与其发射极连接的发光二极管D6组成。

2.根据权利要求1所述智能化电子理疗仪，其中，所述单片机的型号为16F716；所述中央控制单元中晶体振荡器Y1的两端分别与所述单片机的15脚、16脚连接，电阻R15和LM385-5V并联后与单片机的14脚的Vdd连接。

3.根据权利要求1所述智能化电子理疗仪，其中，所述单片机的第1脚与所述蜂鸣器输出模块的R5连接，第2脚与所述基准电压电路中二极管D2的阴极连接，第3脚与所述背光控制器中的电阻R10连接，第4脚与所述复位电路中的电阻R1连接，第5和第7～9脚与所述液晶显示模块连接，第10脚与所述第二脉冲加热控制器中的R6连接，第11脚与所述第一脉冲加热控制器中的R7连接，第12和第13脚与所述键盘输入模块连接，第17脚与所述电池充电检测器连接；第18脚与所述电池电量检测器连接。

4.根据权利要求1所述智能化电子理疗仪，其中，所述电池充电检测器中的电阻R13串联电阻R14构成是否充电信号，运算放大器LM358控制发光二极管D22和D23，电阻R24和R28为限流电阻，电阻R26和R27为比较器门槛电压控制电阻；电容C21用来防止放大器自激振荡，R29为充电取样电阻，发光二极管D21用来防止外电源充电接反。

5.根据权利要求1所述智能化电子理疗仪，其中，所述第一、第二脉冲加热电路中的电阻R0和R0’是两组导热绝缘硅橡胶加热膜，所述导热绝缘硅橡胶加热膜与理疗带连接。

6.根据权利要求5所述智能化电子理疗仪，其中，所述理疗带外表面设置有天年素纺织材料层。

7.根据权利要求1所述智能化电子理疗仪，其中，所述电源采用聚合物电池。

8.一种如权利要求1所述智能化电子理疗仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)启动控制器电源，系统初始化后，液晶显示器显示当前状态；

(2)判断键盘输入模块的触点S1、S2或S3是否动作；

(3)中央控制单元调整计时器的计时时间和第一、第二脉冲加热控制器的功率；

(4)将控制器与理疗带连通后，计时器进入倒计时状态；

(5)在上述步骤(1)至步骤(4)过程中，所述电池电量检测器和所述电池充电检测器进行电池电量采样、电池电量判断和电池充电判断，根据检测结果控制A/D转换是否中断；或

中央控制单元随时监测键盘输入模块是否有中断请求；

若结果为“真”值，则执行中断程序；

(6)倒计时为0，结束一个工作周期。

9.根据权利要求8所述智能化电子理疗仪的控制方法，其中，所述计时器设定值10分钟～8小时，其调整步长为每10分钟递增或递减；所述第一、第二脉冲加热控制器的功率设定为50％～100％，分别为50％，60％，70％，80％，90％，100％六档，所述第一、第二脉冲加热控制器温度范围为40℃～60℃。

10.根据权利要求8所述智能化电子理疗仪的控制方法，其中，所述液晶显示器界面显示倒计时时间、功率值、电池余量和工作状态指示灯。

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