本发明专利技术提供一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块，硬件包括：CPLD芯片、4×4键盘、液晶显示模块LCD、数字温度计芯片、数字电位器芯片、报警指示灯LED和12MHz晶振；CPLD芯片是整个模块的核心控制部件，由它控制其他部件的运行，该芯片是基于乘积项结构的PLD，特别适用于实现高速复杂的组合、时序逻辑。通过控制LCD、键盘组成的人机交互接口来实现调节数字电位器的输出电阻值，从而达到改变激光器发射功率等级的目的；同时还实现了检测激光器所处的环境温度、高温报警以及定时控制等功能。
A medical laser power control module based on CPLD
The present invention provides a hardware medical laser power control module based on CPLD, including CPLD chip, 4 x 4 keyboard and LCD module LCD, digital thermometer chip, digital potentiometer chip, alarm lamp and LED 12MHz crystal; CPLD chip is the core module of the control component, it is controlled by the other parts of the operation the chip is the product structure, based on PLD, especially suitable for the combination, to achieve high-speed and complex sequential logic. The man-machine interactive interface by controlling the LCD, keyboard to achieve the output resistance value of digital potentiometer adjustment, so as to achieve the purpose of changing the laser transmit power level; environment temperature, but also the realization of the detection of the laser alarm and timing control function.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种医疗激光器控制技术或电子信息领域，主要是应用于医疗行业的一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块。
技术介绍
众所周知，激光具有方向性好、亮度极高、单色性好、相干性好等优点，因此激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途。目前固体激光器是使用比较广泛的一种激光器，具有输出能量大，峰值功率高，结构紧凑耐用的优点。当前固体激光器在医疗与美容方面的应用是非常广泛的，例如在医学上常用激光器来做手术刀，应用于普外科、耳鼻喉科、泌尿科、骨科和整形科等。利用激光切割血管丰富的组织，可以大大减少出血，由于激光脉冲能量大，不易被水和血红蛋白吸收，故穿透组织较深。但是固体激光器也有缺点温度效益比较严重，发热量大。正是由于输出能量大， 峰值功率高，导致热效应非常明显，因此不得不配置冷却系统才能保证固体激光器的正常连续使用。本专利技术可以有效的弥补这些不足，通过CPLD控制一个可编程的数字电位器来代替现有的固体激光器电源内部的可调电阻，实现激光器功率的精确调整；同时通过温度的设定控制激光器的温度，避免了大的发热量和功耗。从而有效保证了患者的安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块。通过本专利技术的激光器功率的精确调节，保证患者不会由于激光器的输出功率过高而被灼伤。核心是利用CPLD的可编程技术，实现对激光器功率的调节和实时显示激光器的温度。本专利技术的目的是按以下方式实现的，硬件包括CPLD芯片、4X4键盘、液晶显示模块LCD、数字温度计芯片、数字电位器芯片、报警指示灯LED和12MHz晶振；其中CPLD芯片，用于控制模块上各部件的工作；CPLD芯片的型号是EPM7064SLC44-10 ；1)4X4键盘连接到CPLD芯片，作为整个专利技术的核心，用于控制模块上各部件的工作；CPLD芯片的9根I/O线，利用CPLD芯片的可编程技术实现4X4的扫描键盘功能；2)液晶显示模块IXD，连接到CPLD芯片的11根I/O线上，通过编程、译码实现各种参数的显示，液晶显示模块的型号是LCM16023) 12MHz晶振占用1根CPLD芯片的I/O线，作为模块的时钟输入；4)报警指示灯LED，占用1根CPLD芯片的I/O线，用于模块的报警；5)数字温度计芯片，占用1根CPLD芯片的I/O线，实现温度的采集，数字温度计的型号是DS1820 ；6)数字电位器芯片，连接3根CPLD芯片的I/O线，实现CPLD芯片对电位器的调整，数字电位器的型号是DS1867 ；控制模块的运行流程如下31)模块复位整个模块进行上电复位，此时报警指示灯LED处于灭的状态，液晶显示模块LCD处于不显示状态；2)设置定时参数通过CPLD芯片编程实现定时参数的设置，设置数字温度计芯片的循环显示时间为1秒，数字电位器芯片的定时时间为1分钟，此时液晶显示模块LCD会显示此定时时间；3)功率控制部分通过对数字电位器芯片的控制达到对激光器功率控制；对数字电位器芯片的输出控制是通过串行传递一个17比特的数据包来实现的，bitO是电位器输出选择位，0、1分别选择电位器0、电位器1，然后是Sbit电位器1控制字和8位电位器0控制字，分别对应两个点位器0-255的输出等级控制，采用了电位器0，通过键盘输入来传送数据包，从而控制电位器0的输出等级，同时CPLD芯片通过编程译码在液晶显示模块LCD 上以B⑶码形式显示输出等级0-255 ；4)温度设置与采集对数字温度计芯片进行复位与初始化参数的工作在设置电位器等级之前进行，通过键盘输入的方式设定温度值的下限和上限，液晶显示模块LCD显示温度的BCD码，当设置完电位器的输出阻值后，进行激光器所处环境的温度采集与读取工作，这时CPLD芯片再通过键盘向数字温度计芯片相继发送温度转换与读取内部寄存器的命令，读取的温度每隔1秒钟会显示在液晶显示模块LCD上，当温度超出所设置的范围时，CPLD芯片将点亮报警LED，以指示操作人员应降低激光器的功率，当重新设定数字电位器的输出电阻后，再进行温度的采集与显示，当总的定时时间到达时，CPLD芯片对数字电位器复位，从而结束了本次操作。本专利技术的有益效果，是以CPLD为核心，通过控制IXD、键盘组成的人机交互接口来实现调节数字电位器的输出电阻值，从而达到改变激光器发射功率等级的目的；同时还实现了检测激光器所处的环境温度、高温报警以及定时控制等功能。附图说明图1是医疗激光器功率控制模块的组成图。图2是医疗激光器功率控制模块的工作流程图。具体实施例方式参照说明书附图对本专利技术的模块作以下详细地说明。本专利技术的模块主要包括以下几部分CPLD芯片是整个模块的核心控制部件，由它控制其他部件的运行。本专利技术采用的CPLD型号是美国Altera公司MAX7000S系列44引脚的EPM7064SLC44-10。该芯片是基于乘积项结构的PLD，特别适用于实现高速复杂的组合、时序逻辑。EPM7064SLC44-10的器件门数为2500，宏单元为64个，逻辑阵列块为4个，I/O引脚数为36个。以上资源完全可以满足模块的设计需求。液晶显示模块模块的显示界面采用LCM1602，2行16字符的液晶显示模块，用以显示功率等级，定时参数以及温度变化等参数。键盘输入部分用户输入采用典型的4X4行列式扫描键盘，配合IXD和用户之间进行交互。数字电位器芯片本专利技术实现的功率控制功能通过调节该可编程的数字电位器来替代专用电源内部的可调电阻，实现改变激光器的功率。DS1867芯片是美国DALLAS公司出品的，它包含两个256等级输出的电位器，电阻可调范围是0 IOk Ω，通过串行方式进行编程，占用的I/O 口少。内含EEPR0M，电位器设置在掉电后能自动保护。数字温度计芯片DS1820芯片是一种温度采集器件，也是美国DALLAS公司出品的，它采用了 Ι-wire总线接口技术，测试温度范围是_55°C _+125°C，精度可达0. 0675°C，最大转换时间为200ms。该芯片的封装仅有3个引脚，其中只需要通过一个引脚即可完成双向数据传输。报警指示灯LED 采用一只发光二极管作为报警指示灯，当检测到激光器的温度超出设定的范围时，点亮发光二极管。晶体振荡器采用一个12MHz的有源晶体振荡器作为整个模块的时钟，整个模块的运转在该时钟的控制下有序进行。实施例如附图1所示，本专利技术一种基于CPLD的医疗激光器功率控制模块，包括CPLD EPM7064SLC44-10芯片、4X 4键盘、LCD显示、数字温度计DS1820芯片、数字电位器DS1867 芯片、报警指示灯和12MHz晶振。该模块各个部件的连接关系为1. 4X4键盘连接到CPLD的9根I/O线，利用CPLD的可编程技术实现4X4的扫描键盘功能；2. LCM1602连接到CPLD的11根I/O线上，通过编程、译码实现各种参数的显示；3. 12MHz晶振占用1根CPLD的I/O线，作为模块的时钟输入；4.报警指示灯占用1根CPLD的I/O线，用于模块的报警；5.数字温度计DS1820占用1根CPLD的I/O线，实现温度的采集；6.数字电位器DS1867连接3根CPLD的I/O线，实现CPLD对电位器的调整。本专利技术的运行流程如附图2所示，1.模块复位整个模块进行上电复位，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于ＣＰＬＤ的医疗激光器功率控制模块，，其特征在于，硬件包括：ＣＰＬＤ芯片、４×４键盘、液晶显示模块ＬＣＤ、数字温度计芯片、数字电位器芯片、报警指示灯ＬＥＤ和１２ＭＨｚ晶振；其中：ＣＰＬＤ芯片，用于控制模块上各部件的工作；ＣＰＬＤ芯片的型号是ＥＰＭ７０６４ＳＬＣ４４－１０；１）４×４键盘连接到ＣＰＬＤ芯片，作为整个专利技术的核心，用于控制模块上各部件的工作；ＣＰＬＤ芯片的９根Ｉ／Ｏ线，利用ＣＰＬＤ芯片的可编程技术实现４×４的扫描键盘功能；２）液晶显示模块ＬＣＤ，连接到ＣＰＬＤ芯片的１１根Ｉ／Ｏ线上，通过编程、译码实现各种参数的显示，液晶显示模块的型号是ＬＣＭ１６０２３）１２ＭＨｚ晶振占用１根ＣＰＬＤ芯片的Ｉ／Ｏ线，作为模块的时钟输入；４）报警指示灯ＬＥＤ，占用１根ＣＰＬＤ芯片的Ｉ／Ｏ线，用于模块的报警；５）数字温度计芯片，占用１根ＣＰＬＤ芯片的Ｉ／Ｏ线，实现温度的采集，数字温度计的型号是ＤＳ１８２０；６）数字电位器芯片，连接３根ＣＰＬＤ芯片的Ｉ／Ｏ线，实现ＣＰＬＤ芯片对电位器的调整，数字电位器的型号是ＤＳ１８６７；控制模块的运行流程如下：１）模块复位：整个模块进行上电复位，此时报警指示灯ＬＥＤ处于灭的状态，液晶显示模块ＬＣＤ处于不显示状态；２）设置定时参数：通过ＣＰＬＤ芯片编程实现定时参数的设置，设置数字温度计芯片的循环显示时间为１秒，数字电位器芯片的定时时间为１分钟，此时液晶显示模块ＬＣＤ会显示此定时时间；３）功率控制部分：通过对数字电位器芯片的控制达到对激光器功率控制；对数字电位器芯片的输出控制是通过串行传递一个１７比特的数据包来实现的，ｂｉｔ０是电位器输出选择位，０、１分别选择电位器０、电位器１，然后是８ｂｉｔ电位器１控制字和８位电位器０控制字，分别对应两个点位器０－２５５的输出等级控制，采用了电位器０，通过键盘输入来传送数据包，从而控制电位器０的输出等级，同时ＣＰＬＤ芯片通过编程译码在液晶显示模块ＬＣＤ上以ＢＣＤ码形式显示输出等级０－２５５；４）温度设置与采集：对数字温度计芯片进行复位与初始化参数的工作在设置电位器等级之前进行，通过键盘输入的方式设定温度值的下限和上限，液晶显示模块ＬＣＤ显示温度的ＢＣＤ码，当设置完电位器的输出阻值后，进行激光器所处环境的温度采集与读取工作，这时ＣＰＬＤ芯片再通过键盘向数字温度计芯片相继发送温度转换与读取内部寄存器的命令，读取的温度每隔１秒钟会显示在液晶显示模块ＬＣＤ上，当温度超出所设置的范围时，ＣＰＬＤ芯片将点亮报警ＬＥＤ，以指示操作人员应降低激光器的功率，当重新设定数字电位器的输出电阻后，再进行温度的采集与显示，当总的定时时间到达时，ＣＰＬＤ芯片对数字电位器复位，从而结束了本次操作。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏振宇，
申请(专利权)人：浪潮电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：88
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