基于S3C9454的纳米铁氧体感应加热癌治疗实验仪控制系统设计

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目的设计一个方便控制的能在高频磁场下感应加热铁氧体磁纳米粒子材料的基础实验平台,用于研究纳米铁氧体粒子在中高频磁场下对肿瘤热疗的治疗特性,本论文重点说明其控制原理和其中基于S3C9454单片机控制软件的开发。方法1)加热线圈用400芯,单股直径O.1mm的多芯漆包线。线圈绕于环型高频锰锌铁氧体的磁芯,磁心环路上部有切口,切口为加热磁场区。2)台架外型的图纸设计用Caxa,底部通风道有风扇,直接对磁芯和线圈的散热,上部的加热区与底部的散热区中间隔离,减少了线圈和环形磁芯的风冷散热对Fe304纳米物质的加热的影响。3)电路设计使用Protel软件。用SG3525产生脉冲信号,通过改变SG3525产生的脉冲宽度和改变功率组件的供电电压的方式来控制输出功率,进而改变输出的磁场强度。4)温度的反馈采样和显示用不受磁场影响的OPSENS光纤温度传感系统。5)MCU使用SAMSUNG S3C9454,通过TM1628键盘扫描接口+4位LED数码组成有线遥控手柄,进行监视和调控。6)单片机软件的开发使用C语言,在IAR Embedded Workbench V2.2下进行调试。实现纳米铁氧体感应加热癌治疗实验仪的功能:纳米物质温度显示、加热温度设定、恒温持续时间设定、PWM功率输出功率设定、按程序要求加热、到设定的温度自动计时、时间结束自停保护、到达恒温温度和恒温计时结束均有声音提示等。结果完成了实验仪的设计,并对各功能进行了检验,实现了系统的控制,工作稳定,达到了既定目标。结论单片机软件设计合理,控制系统设计得成功,性能稳定,能方便实验。功率输出电路有待优化,热转换效率有待提高。在将来的设计中还可以考虑多温度探头,进行多个区温度分布的同时测量。
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