一種基于LM3402的新型LED無影燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案

　　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)室是一個具有強電磁干擾的環(huán)境，防止MCU死機十分重要，因此必須采取如下措施：(1)必須認真處理硬件復(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電路，當電壓或電流超過設(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。

　　2.2 PWM發(fā)生

　　高亮度發(fā)光二極管串的電流主要通過對LM3402的DIM端口進行PWM調(diào)節(jié)，實際電流占設(shè)定電流值的比例取決于PWM的占空比(duty cycle)。P89LPC932內(nèi)部定時器T0/T1的PWM輸出與計數(shù)輸入和定時器觸發(fā)輸出占用相同的管腳，發(fā)生定時器溢出時自動觸發(fā)端口輸出。此功能通過AUXR1寄存器中的控制位ENT0和ENT1分別使能定時器0和1。該模式打開時，在首次定時器溢出前端口的輸出為邏輯1。為了使該模式生效，必須清零C/T位以選擇PCLK作為定時器的時鐘源。定時器初始化設(shè)置參考程序如下：

　　void Timer1_init(void)

　　{

　　TMOD|=0x20; //定時器工作于方式6

　　TAMOD|=0x10;

　　TH1=256-n; //n為占空比

　　AUXR1|=0x20; //定時器使能

　　TR1=1; //啟動定時器

　　}

　　其中占空比duty cycle=256-TH1，定時器1的溢出將使P1.2或P0.7端口發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此輸出頻率為定時器1溢出速率的1/2。

　　2.3 節(jié)能模式

　　能耗控制在整個無影燈控制系統(tǒng)中具有十分重要的意義。在多數(shù)時間，HBLEDs處于熄滅狀態(tài)，控制系統(tǒng)處于待機狀態(tài)，將功耗降低到最低。將電源控制寄存器 PCONA設(shè)置為0xFF時，外部功能模塊掉電;將電源控制寄存器PCON設(shè)置為03H時，可將MCU處于完全掉電狀態(tài)，只有在中斷觸發(fā)的時候，才能喚醒，隨即給外部功能模塊上電，MCU開始工作。驅(qū)動板上的MCU由串行口接收中斷喚醒，面板上的MCU通過鍵盤中斷喚醒，鍵盤中斷參考程序如下：

　　void KEY_ISR( ) interrupt 7

　　{

　　key_push=1; //有鍵按下標志

　　PCONA=0x00; //外部功能模塊上電

　　KBCON=0x00; //清除鍵盤中斷標志

　　}

　　中國每年無影燈的市場需求量在2萬臺以上，同時因低碳經(jīng)濟發(fā)展的需求，需要進行節(jié)能改造，所以LED無影燈的市場推廣前景十分廣闊。本文所介紹的LED無影燈技術(shù)，目前已經(jīng)在江蘇某知名醫(yī)療器械公司投入批量生產(chǎn)，取得了良好的社會效益。