基于LM3402的新型LED無影燈控制系統(tǒng)
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1.2 操作面板
操作面板上有4 個按鈕( 環(huán)境照明、關(guān)閉、調(diào)亮和調(diào)暗按鈕)和8 個LED 指示燈。按下環(huán)境照明按鈕， 表示只需腔鏡環(huán)境照明， 只留下其中一路的3 個LED 用于照明， 而關(guān)閉其余LED 發(fā)光二極管串； 按下關(guān)閉按鈕， 將熄滅所有8 路LED 發(fā)光二極管串， 再次按下此按鈕， 則可以回到原照度顯示狀態(tài)， 掉電或重啟也可回到設(shè)定照度狀態(tài)； 調(diào)亮和調(diào)暗按鈕用于改變無影燈的照度， 對應(yīng)8 個指示燈， 指示8 擋亮度， 從左到右每增加一擋就增加一個指示LED 點亮， 無影燈處于關(guān)燈狀態(tài)時， 最右邊2 個指示LED 點亮。所有操作信息均是通過RS485 總線傳輸給驅(qū)動板MCU。
1.3 驅(qū)動板
驅(qū)動板是整個無影燈控制器的核心， 主要由一個MCU P89LPC932 和18 路LM2402 恒流穩(wěn)壓電路組成，還包含RS485 通信電路。
P89LPC932 是由飛利浦公司生產(chǎn)的低功耗的MCU，電源電壓3.3 V， 可低功耗運行， 適合于許多要求高集成度、低成本的場合， 可以滿足多方面的性能要求。
P89LPC932 采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)， 指令執(zhí)行時間只需2~4 個時鐘周期，6 倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51 器件。此外，P89LPC932 還集成了許多系統(tǒng)級的功能， 這樣可大大減少元件的數(shù)目、電路板面積以及系統(tǒng)的成本， 內(nèi)部有2個定時器， 可作為一個具有256 個定時器時鐘周期的PWM 發(fā)生器使用。
LM3402 是一款由可控電流源衍生的降壓型穩(wěn)壓器， 可驅(qū)動串聯(lián)的大功率、高亮度發(fā)光二極管串， 可以接受范圍在6 V~42 V 的輸入電壓。當(dāng)使用引腳兼容的LM3402HV 時， 輸入電壓的上限可達(dá)到75 V。根據(jù)手術(shù)對照度的需要， 對轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)， 可以維持通過LED 陣列的恒定電流水平。圖2 為LM3402 的典型應(yīng)用電路示意圖， 其中RSNS為電流設(shè)定電阻， 平均電流IF≈0.2/RSNS，RON取值與發(fā)光二極管串中的LED 數(shù)量有關(guān)，8 個LED 時可取值300 kΩ。經(jīng)檢測， 恒流標(biāo)稱值為250 mA 時(RSNS=0.8 Ω)， 電流波動在±20 mA 以內(nèi)， 完全能夠滿足手術(shù)光感要求。
圖2 LM3402 的典型應(yīng)用電路。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/166291.htm
1.4 安全措施
考慮到醫(yī)用儀器安全要求的特殊性， 系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)都應(yīng)該考慮采取相應(yīng)安全措施。首先， 手術(shù)室是一個具有強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境， 防止MCU 死機(jī)十分重要， 因此必須采取如下措施：(1) 必須認(rèn)真處理硬件復(fù)位電路設(shè)計和內(nèi)部復(fù)位程序；(2) 必須排除錯誤干擾信號， 所以整個系統(tǒng)采用了完全電氣隔離， 以阻止電路各部分的相互影響。此外還采用了Modbus 冗余校驗法； (3) 高亮度白色LED 的價格較高， 為避免損壞， 必須排除電網(wǎng)和電源損壞對系統(tǒng)的影響， 故本文采用了過壓和過流自動保護(hù)電路， 當(dāng)電壓或電流超過設(shè)定值的20%時， 系統(tǒng)自動切斷電源， 以保證系統(tǒng)電路和高亮度LED 的安全。
2 程序設(shè)計
2.1 程序結(jié)構(gòu)
程序主要包含面板控制器和驅(qū)動板兩個獨立程序。
面板控制器程序根據(jù)4 個按鈕的輸入狀態(tài)， 向驅(qū)動板發(fā)送開關(guān)或照度調(diào)節(jié)命令， 并將命令狀態(tài)在8 個LED 上顯示出來。驅(qū)動板程序初始化以后， 主要通過串行口接收中斷接收操作信息， 進(jìn)行Modbus 數(shù)據(jù)冗余校驗后， 根據(jù)命令指示， 發(fā)出不同的PWM 信號。驅(qū)動板程序流程框圖如圖3 所示。
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