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专利号: 2013105679495
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于共振频率的手掌电阻抗频谱测量仪,包括单片机核心模块,电源模块,扫频正弦信号发生器模块,电压/电流转换模块,峰值检测模块,电感匹配电路模块,继电器控制测量电极切换电路模块和PC机,扫频正弦信号发生器模块的输入端与单片机核心模块连接,扫频正弦信号发生器模块的输出端与电压/电流转换模块输入端连接,电压/电流转换模块的输出端与电感匹配模块输入端、峰值检测模块的一个输入端连接,电感匹配模块输出端与继电器控制测量电极切换模块连接,继电器控制测量电极切换模块连接手掌组织的输入端;峰值检测模块的另一输入端连接到手掌组织的输出端,峰值检测模块的输出端连接到单片机核心模块;单片机机核心模块通过I/O口与PC机输入端连接完成数据传输;

所述电源模块为扫频正弦信号发生器模块、电压/电流转换模块、继电器控制测量电极切换模块、峰值检测模块和单片机核心模块供电,其特征在于:

单片机核心模块包括单片机芯片IC0、第十芯片IC10、第二晶振X2、第三晶振X3、第十电感L10、第二十二电阻R22、第三十二电容C32、第三十三电容C33、第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36、第三十七电容C37、第三十八电容C38、第三十九电容C39;单片机芯片IC0共64个管脚,单片机芯片IC0的1管脚与+5V电源相连接;单片机芯片IC0的3管脚与第三十二电容C32的一端、第二晶振X2的一端相连;第三十二电容C32的另一端接地,第二晶振X2的另一端与单片机芯片IC0的4管脚、第三十三电容C33的一端相连接;第三十三电容C33的另一端接地;单片机芯片IC0的5管脚与第二十二电阻R22的一端、第三晶振X3的一端、第三十四电容的一端相连;单片机芯片IC0的6管脚与第二十二电阻R22的另一端、第三晶振X3的另一端、第三十五电容C35的一端相连;第三十四电容C34的另一端接地;第三十五电容C35的另一端接地;单片机芯片IC0的第11管脚接地;单片机芯片IC0的13管脚与第三十七电容C37的一端、第三十六电容C36的正端、第十电感L10的一端相连;第三十六电容C36的负端接地,第三十七电容C37的另一端接地,第十电感L10的另一端与第十芯片IC10的3管脚、第三十九电容C39的正端相连;第三十九电容C39的负端接地;第十芯片IC10的1管脚与+5V电源、第三十八电容C38的正端相连;第三十八电容的负端接地,第十芯片IC10的2管脚接地;单片机芯片IC0的20管脚、36管脚、26管脚、

42管脚、27管脚分别与继电器控制测量电极切换模块的5个输出端W1、W2、W3、W4、W5相连接;单片机芯片IC0的52管脚、5管脚、53管脚、6管脚、60管脚、13管脚、19管脚、35管脚分别与扫频正弦信号发生器模块第四芯片IC4的4管脚、3管脚、2管脚、1管脚、28管脚、27管脚、26管脚、25管脚相连接;单片机芯片IC0的43管脚与峰值检测模块第七芯片IC7、第八芯片IC8的1管脚和14管脚相连;单片机芯片IC0的16管脚、24管脚、32管脚、49管脚、

50管脚、51管脚、54管脚、57管脚接地;所述的单片机芯片IC0选用的型号为意法半导体公司生产的低功耗处理器STM32F103RBT6,3.3V电源稳压芯片IC10选用的型号为AME1117;

电源模块包括第一芯片IC1、第二芯片IC2、第三芯片IC3、第一可变电阻R1、第一电感L1、第一肖特基二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13;第一芯片IC1的1管脚与第一电容C1的一端、第三电容C3的正极相连,第一电容C1的另一端接地,第三电容C3的负极接地;第一芯片IC1的2管脚与第二芯片IC2的1管脚相连;第一芯片IC1的3管脚与第五电容的正极、第七电容的一端相连,第五电容C5的负极接地,第七电容C7的另一端接地;第二芯片IC2的2管脚与第二电容C2的一端、第四电容C4的负极相连,第二电容C2的另一端接地,第四电容的正极接地;第二芯片IC2的3管脚与第六电容C6的负极、第八电容C8的一端相连,第六电容C6的正极接地,第八电容的另一端接地;第三芯片IC3的1管脚与第十一电容C11的一端相连,第十一电容C11的另一端与第三芯片IC3的8管脚、第一二极管D1的阴极、第一电感L1的一端相连,第一二极管D1的阳极接地,第一电感L1的另一端与第十二电容C12的一端、第十三电容C13的正极、第一可变电阻的一端相连,第十二电容C12的另一端接地,第十三电容C13的负极接地,第一可变电阻R1的另一端与第三芯片IC3的4管脚相连,第一可变电阻R1的可调电阻端接地;第三芯片IC3的7管脚与第九电容C9的一端、第十电容C10的一端相连,第九电容C9的另一端接地,第十电容C10的另一端接地;第三芯片IC3的6管脚接地,2管脚、3管脚、5管脚均悬空;所述的第一芯片IC1的型号为LM7812,第二芯片IC2的型号为LM7912,第三芯片IC3的型号为TPS5450;

扫频正弦信号发生器模块包括第四芯片IC4、第一晶振X1、第二可变电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21;第四芯片IC4的1管脚、2管脚、3管脚、4管脚、25管脚、26管脚、

27管脚、28管脚依次与单片机的8个I/O口:C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8相连接;第5管脚接地,第6管脚接+5V电源,第7管脚接单片机的W_CLK管脚,第8管脚接单片机的FQ_UD管脚;第9管脚连接第一晶振X1的3管脚,第一晶振X1的1管脚悬空,第一晶振X1的2管脚接地,第一晶振的4管脚连接+5V电源;第四芯片IC4的10管脚接地,11管脚接+5V,12管脚连接第三电阻R3的一端,第三电阻R3的另一端接地;第四芯片IC4的13管脚、14管脚悬空,第15管脚连接第十四电容C14的一端、第二可变电阻R2的可调电阻端,第14电容C14的另一端接地,第二可变电阻R2的一端接地,第二可变电阻的另一端接+5V电源;第四芯片IC4的24管脚接地,23管脚接+5V电源,22管脚连接单片机的RESET管脚,21管脚连接第四电阻R4的一端、第二电感L2的一端、第十五电容C15的一端、第十六电容C16的一端,第四电阻R4的另一端、第十五电容的另一端接地;第十六电容C16的另一端、第二电感L2的另一端与第十七电容C17、第十八电容C18、第三电感L3的一端相连,第十七电容C17的另一端接地;第三电感L3的另一端、第十八电容C18的另一端与第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端、第四电感L4的一端相连,第十九电容C19的另一端接地;第四电感L4的另一端、第二十电容C20的另一端与第二十一电容C21的一端、第五电阻R5的一端、第

16管脚、SIA相连,第二十一电容C21的另一端接地,第五电阻R5的另一端接地;第17管脚、20管脚悬空,第19管脚接地,第18管脚接+5V电源;所述的第四芯片IC4的型号为AD公司生产DDS芯片AD9850;

电压/电流转换模块包括第五芯片IC5、第六芯片IC6、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25;第五芯片IC5的1管脚与第二十二电容C22的一端、扫频正弦信号发生器模块的输出SIA相连;第二十二电容C22的另一端与第五芯片IC5的4管脚、第六芯片IC6的6管脚、

7管脚、第八电阻R8的一端相连;第八电阻R8的另一端与第六芯片IC6的3管脚、第二十四电容C24的一端相连,第二十四电容C24的另一端接地;第五芯片IC5的2管脚接-12V电源,3管脚悬空;第五芯片IC5的5管脚与6管脚、第九电阻R9的一端相连,第九电阻R9的另一端与第六芯片IC6的5管脚、第二十五电容C25的一端、第二十五电容的另一端连接输出Iout;第五芯片IC5的7管脚与+12V电源相连接;第五芯片IC5的8管脚与第六芯片IC6的1管脚、第六电阻R6的一端、第二十三电容C23的一端相连,第六电阻R6的另一端、第二十三电容C23的另一端与第六芯片IC6的2管脚、第七电阻R7的一端相连,第七电阻R7的另一端接地;第六芯片IC6的4管脚与-12V电源相连,第8管脚与+12V电源相连;所述的第五芯片IC5的型号为AD公司生产的高速仪表放大器芯片AD8130,第六芯片IC6的型号为AD公司生产Fast FET放大器AD8066;

电感匹配模块包括Lin接口、Lout接口、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9;Lin接口的1、2、3、4、5管脚分别连接第九电感L9一端、第八电感L8的一端、第七电感L7的一端、第六电感L6一端、第五电感L5一端,第五电感L5的另一端、第六电感L6的另一端、第七电感L7的另一端、第八电感L8的另一端、第九电感L9的另一端分别与Lout接口的1、2、3、4、5管脚相连接;

峰值检测模块包括第七芯片IC7、第八芯片IC8、第九芯片IC9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第二十六电容C26、第二十七电容C27、第二十八电容C28、第二十九电容C29、第三十电容C30、第三十一电容C31;第七芯片IC7的1管脚与14管脚、第八芯片IC8的1管脚、第八芯片IC8的14管脚相连;第7芯片IC7的2管脚与+15V电源、第八芯片的2管脚、第二十六电容C26的一端相连接,第二十六电容C26的另一端接地;第七芯片IC7的3管脚与5管脚、9管脚、第十三电阻R13的一端相连,第十三电阻R13的另一端与第九芯片IC9的3管脚、第十四电阻R14的一端相连,第十四电阻R14的另一端与第八芯片IC8的3管脚、9管脚、第十电阻R10的一端相连,第十电阻R10的另一端与第八芯片IC8的5管脚、第十一电阻R11的一端相连,第十一电阻R11的另一端与第七芯片IC7的6管脚相连;第七芯片IC7的4管脚与第二十七电容C27的一端相连,第二十七电容C27的另一端接地;第七芯片IC7的7管脚与-15V电源、第八芯片IC8的7管脚、第二十九电容C29的一端相连,第二十九电容C29的另一端接地;第七芯片IC7的8管脚与13管脚接模拟地,第10、11、12管脚悬空;第八芯片IC8的4管脚与第二十八电容C28的一端相连,第二十八电容C28的另一端接地;第八芯片IC8的6管脚与第十二电阻R12的一端相连,第十二电阻R12的另一端接地;第八芯片IC8的8管脚、13管脚接地,第10、11、12管脚悬空;第九芯片IC9的1、5、8管脚悬空,2管脚与第十五电阻R15的一端、第十六电阻R16的一端相连,第十五电阻R15的另一端接地,第十六电阻R16的另一端与OUT插口、第九芯片的6管脚相连;第九芯片的4管脚与-15V电源、第三十电容C30的一端相连,第三十电容C30的另一端接地;第九芯片IC9的7管脚与+15V电源、第三十一电容C31的一端相连,第三十一电容的另一端接地;所述的第七芯片IC7和第八芯片IC8的型号均为AD公司生产的单片峰值探测器PKD01,第九芯片IC9的型号为AD公司生产的精密运算放大器OP27;

继电器控制测量电极切换模块包含第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3、第四继电器S4、第五继电器S5、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三级管Q4、第五三极管Q5、第二肖特基二极管D2、第三肖特基二极管D3、第四肖特基二极管D4、第五肖特基二极管D5、第六肖特基二极管D6、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、Control接口、Signal Input接口、Signal Output接口;第一继电器S1的1管脚、4管脚悬空;第一继电器的2管脚与+5V电源、第三十二电容C32的一端、第三十三电容C33的一端、第二肖特基二极管D2的阴极相连,第三十二电容C32的另一端接地,第三十三电容C33的另一端接地,第二肖特基二极管D2的阳极与第一继电器S1的5管脚、第一三极管Q1的3管脚相连,第一三极管的2管脚与Control接口的5管脚相连,第一三极管的1管脚接地;第一继电器S1的三管脚与Signal Input接口的1管脚相连,第一继电器S1的6管脚与Signal Output接口的1管脚相连;第二继电器S2的1管脚、4管脚悬空;第二继电器S2的2管脚与+5V电源、第三肖特基二极管D3的阴极相连,第三肖特基二极管D3的阳极与第二继电器S2的5管脚、第二三极管Q2的3管脚相连,第二三极管Q2的2管脚与第十八电阻R18的一端相连,第十八电阻R18的另一端与Control接口的4管脚相连,第二三极管Q2的1管脚接地;第二继电器S2的3管脚与Signal Input接口的2管脚相连,第二继电器S2的6管脚与Signal Output接口的2管脚相连;第三继电器S3的1管脚、4管脚悬空;第三继电器S3的2管脚与+5V电源、第四肖特基二极管D4的阴极相连,第四肖特基二极管D4的阳极与第三继电器S3的5管脚、第三三极管Q3的3管脚相连,第三三极管Q3的2管脚与第十九电阻R19的一端相连,第十九电阻R19的另一端与Control接口的3管脚相连,第三三极管Q3的1管脚接地;第三继电器S3的3管脚与Signal Input接口的3管脚相连,第三继电器S3的6管脚与Signal Output接口的3管脚相连;第四继电器S4的1管脚、4管脚悬空;第四继电器S4的2管脚与+5V电源、第五肖特基二极管D5的阴极相连,第五肖特基二极管D5的阳极与第四继电器S4的5管脚、第四三极管Q4的3管脚相连,第四三极管Q4的2管脚与第二十电阻R20的一端相连,第二十电阻R20的另一端与Control接口的2管脚相连,第四三极管Q4的1管脚接地;第四继电器S4的3管脚与Signal Input接口的4管脚相连,第四继电器S4的6管脚与Signal Output接口的4管脚相连;第五继电器S5的1管脚、4管脚悬空;第五继电器S5的2管脚与+5V电源、第六肖特基二极管D6的阴极相连,第六肖特基二极管D6的阳极与第五继电器S5的

5管脚、第五三极管Q5的3管脚相连,第五三极管Q5的2管脚与第二十一电阻R21的一端相连,第二十一电阻R21的另一端与Control接口的1管脚相连,第五三极管Q5的1管脚接地;第五继电器S5的3管脚与Signal Input接口的5管脚相连,第五继电器S5的6管脚与Signal Output接口的5管脚相连;Signal Output接口与5个测量电极W1、W2、W3、W4、W5相连;所述的继电器S1、S2、S3、S4、S5的型号为HK4100f–DC5V-SHG。