摘 要

本文的研究题目是医疗电动床的控制系统设计。研究从题目出发，研究的主要对象是无刷直流电动机的控制，然后用一个单片机8051控制两个电动机进行工作。主要内容包括硬件电路的设计，以及软件电路的设计。

系统由专用控制芯片MC33035主要来完成，首先介绍了该芯片的引脚以及功能，在这个前提下，写出了相关的硬件电路。以及保护电路等等。硬件电路当中还有电源部分的设计，需要变压器，整流，逆变等等。还增加了相应的检测和保护部分，以确保电动机系统能稳定的工作。

软件部分主要是借助单片机的控制功能，本文详细介绍了单片机8051的各个引脚和功能，并画出了主程序，记忆子程序等流程图。为了保证程序不会出现乱跳还特意增加了“看门狗”的功能。

关键词:医疗电动床、MC33035、无刷直流电机

Abstract

The topic of this paper is the design of control system for medical electric bed. Starting from the topic, the main object of study is the control of brushless DC motor, and then two motors are controlled by a single chip 8051. The main contents include the design of hardware circuit and software circuit.

The system is mainly completed by the special control chip MC33035. Firstly, the pins and functions of the chip are introduced. On this premise, the related hardware circuits are written. And protection circuit and so on. In the hardware circuit, there is also the design of power supply, which needs transformers, rectifiers, inverters and so on. Corresponding detection and protection parts are added to ensure the stable operation of the motor system.

The software part mainly relies on the control function of SCM. This paper introduces the pins and functions of SCM 8051 in detail, and draws the flow charts of main program and memory subroutine. In order to ensure that the program does not jump randomly, the function of "watchdog" has been added.

Key Words: Medical electric bed , MC33035 , Brushless DC motor

目录

第一章 绪论 6

1.1 引言 6

1.2 目的和意义 6

1.3 国内外研究现状分析 7

1.4 本文的主要工作 7

第二章 医疗电动床控制系统的总体设计 8

2.1 系统的要求和组成 8

2.2 无刷直流电机的特点 9

2.3 电动机的控制方法 9

2.4 小结 10

第三章 无刷直流电机的驱动设计 11

3.1 无刷电机工作原理 11

3.1.1 基本结构 11

3.1.2 基本原理 12

3.2 无刷直流电机的驱动数学模型 13

3.3 小结 19

第四章 硬件电路设计 20

4.1 医疗电动床控制系统结构 20

4.2 电源设计 20

4.3 专用芯片 21

4.4 驱动电路 24

4.4.1主电路 24

4.4.2功率前级驱动电路 25

4.5控制电路 26

4.5.1 GAL 26

4.5.2 单片机型号 26

4.5.3 芯片MC33039 26

4.5.4 控制器原理 26

第5章 医疗电动床控制系统软件设计 27

5.1 8051单片机内部结构 27

5.2 医疗电动床控制系统的软件设计 29

5.2.1医疗电动床控制系统的软件结构 29

5.2.2 看门狗 31

5.3小结 32

结束语 33

参考文献 34

第1章 绪论

• 1. 引言

随着改革开放的升华，社会不断地进步，人民的生活也在不断地提高，幸福指数不断提高。教育，医疗等方面作为最重要的民生问题也格外的受到重视。随着医术的进步和发展，辅助工具也要求更能适应当前的需要。

医疗电动床开关机和启动便利，上下移动的柔和，电机带负载能力强，震动小，不仅能适应较大体重病人的使用还可以让医生觉得很方便，在提高医疗水平，增强治疗效果，提高病人舒适度等方面具有重要的作用。随着科学技术的日益发展，医疗保健行业越来越多的使用电动手术床这类自动化设备，本文正是从这一点出发，研究医疗电动床的电机控制系统，在详细分析和研究电动手术床控制系统的相关技术及发展现状的基础上，确定医疗电动床的整体控制方案，完成电动手术床控制系统的硬件设计和器件选型，绘制出系统控制的电路图。

• 1. 目的和意义

在当今世界，很多国家都面临着相同的难题，就是人口的老龄化越来越严重，人口老龄化的问题会给社会经济发展带来不小的挑战，最主要的方面就是老年人的医疗问题，当今社会，尽管我国的经济以及综合国力都在不断发展，但是在社会保障以及医疗卫生条件还没有能达到发达国家的水平。同时还有老年人的陪护问题等等，这都是我国发展中需要克服的困难。

在如今人口老龄化的情况下，除了子女要给与老人更多的关爱和陪伴以外，国家也应该加大力度为老年人谋福利，在衣食住行医等方面为老年人提供最好的支持和环境，否则随着老龄化愈发严重，整个社会的发展速度都会被各种各样不可避免的事情拖慢。

为此我国增加了对研发的投入，在培养研发人员和增加科研经费上都做出了很大的努力，为了让老百姓在生活，医疗更加方便舒适，多功能的医疗床就此诞生，研究的目的就是能更深入理解医疗电动床的控制，设计出更便利，实用的医疗电动床。为医疗技术发展努力。

研究的意义是设计出医疗电动床的控制系统，有效地为病人需要更加舒适的就医环境。同时也让医生在进行操作的时候更加方便，为我国医疗事业发展出一份力。

• 1. 国内外研究现状分析

90年代以后，医疗电动床开始在医疗护理行业慢慢发展，最有代表性的就是日本生产的医疗电动床，它的技术处于世界领先的水平，所以生产出来的产品在舒适度，实用度方面远远领先其他产品，产品在全世界都很受欢迎，深受消费者喜爱。松下公司作为其中的代表非常受欢迎^【1】。而美国的医疗电动床发展就更加成熟了，它们技术领先，生产规模大，产品质量高，有政府大力支持，加上市场完善，所以全球影响力很大。