基于STM32單片機的壓縮霧化器電機驅(qū)動的設(shè)計

袁鵬飛 袁曦 楊義

摘要：本文主要介紹了一種基于STM32單片機的壓縮霧化器的電機驅(qū)動電路，該霧化器的STM32單片機可以構(gòu)成電控單元，對其再進行一定的軟件配置就可以控制壓縮電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向從而實現(xiàn)對藥液不同程度的霧化；此霧化器還可以實現(xiàn)定制控制，針對不同的人群以及不同的病情來設(shè)置不同的霧化方式，使操作變得更加方便、有效、人性化。

關(guān)鍵詞：STM32單片機；霧化器；電控單元；調(diào)速

中圖分類號：TP341 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0160-02

隨著全球氣候變暖及空氣污染的日益嚴重，一系列的肺部疾病也隨之爆發(fā)，針對肺部疾病，霧化治療是國際公認的治療效果最好的方式之一，所謂霧化治療是霧化器將藥物進行霧化后使人吸入體內(nèi)，直接進入呼吸道、肺部等靶器官，比普通口服藥物見效更快、用藥更少[1]。因此，這種治療方式被各大醫(yī)院廣泛采用。

為了具有更好的治療效果，使用不同的藥液對不同的用戶進行霧化治療時，最好能根據(jù)藥液的特性以及患者的呼吸速度等配合使用不同霧化強度的霧化器[2]，但是，現(xiàn)有技術(shù)的霧化器中存在者不能進行霧化強度的調(diào)整[3]，或者僅具有有限的運行檔位，霧化強度的可選擇范圍較小的缺點。

基于STM32單片機的壓縮霧化器在霧化強度和速度等參數(shù)等方面進行了較大的優(yōu)化，我們可以通過按鍵設(shè)置進行實時的對其進行較大范圍的調(diào)整。

除此之外，電控單元的使用還可以讓此款壓縮霧化器增加顯示、報警等一些其他輔助功能。使用戶能夠更加快捷、有效的實現(xiàn)對壓縮霧化器的使用。

1 系統(tǒng)的整體框圖

為了提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及可維護性，該設(shè)計選用模塊化思想對硬件電路進行設(shè)計，系統(tǒng)的整體電路組成框圖如圖1所示。

單片機模塊是該霧化器設(shè)計的核心部分，主要是由STM32單片機最小系統(tǒng)和其他硬件電路構(gòu)成電控單元，此模塊的主要是：

（1）產(chǎn)生PWM調(diào)制波形[4]，并將其作為控制信號輸送至電機驅(qū)動模塊。（2）處理來自按鍵模塊等的信號，并將相應(yīng)的顯示信息發(fā)送至顯示模塊。

2 電機驅(qū)動模塊

電機驅(qū)動模塊的主要功能是將STM32單片機產(chǎn)生的PWM調(diào)制信號進行隔離、并且對其功率進行放大。使之能夠穩(wěn)定的驅(qū)動壓縮電機，并能保證壓縮電機的正常工作。電機驅(qū)動模塊功能如下：

（1）輸出功率達到30W左右，可以驅(qū)動大功率壓縮電機。（2）驅(qū)動電路的效率高，能夠節(jié)省電源，而且也能減少驅(qū)動電路的熱量散發(fā)。（3）驅(qū)動電路對其輸入端有良好的信號隔離效果。（4）電機驅(qū)動電路無論加上何種控制信號、何種無源負載都是安全的。

此模塊采用BTN7971B芯片搭成H橋來驅(qū)動電機，電路相對復(fù)雜，但是兩片BTN7971B芯片搭載的H橋驅(qū)動能力強悍，電流輸出大約為68A，并且具有調(diào)速穩(wěn)定、導(dǎo)通電阻小、性能損耗低等優(yōu)點。采用74HC244八路正相緩沖器/線路驅(qū)動器對電路進行隔離控制，以此來保護主控芯片。其工作真值表如表1。

其電路圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

由STM32單片機產(chǎn)生的PWM波是控制壓縮電機運轉(zhuǎn)的核心；使用按鍵模塊來實現(xiàn)對PWM波脈寬的調(diào)制可以改變壓縮電機的轉(zhuǎn)速[5-6]，從而改變霧化程度；按鍵模塊還具有選擇設(shè)置用戶信息等功能。圖3是控制電機部分的程序流程圖。

4 結(jié)語

經(jīng)測試，此電機驅(qū)動電路能夠輸出約30W左右的功率，完全能達到穩(wěn)定驅(qū)動大功率電機的目的；故利用此設(shè)計的原理可生產(chǎn)出更加符合市場需求的壓縮霧化器。實拍圖如圖4所示。

另外，STM32單片機能支持32位廣泛的應(yīng)用，具有強大的功能；使得此款壓縮霧化器在日后的生產(chǎn)生活中具有很好的可塑性和可開發(fā)性，我們可以根據(jù)用戶的不同需求對霧化器進行相應(yīng)的升級；近年來，霧化器越來越普及，希望本文能對未來霧化器的發(fā)展起到一定的幫助。

參考文獻

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