来源：电子产品世界 作者：广东工业大学自动化学院 张慧 王钦若

    摘要： 本文提出了一种采用avr单片机作为主控中心的臭氧治疗仪设计方案，并给出了系统总体方案，软硬件设计结构和抗干扰措施。

    关键词： avr单片机；医用臭氧治疗仪；软硬件设计

    概述

    臭氧作为一种高效冷杀菌手段，目前已经被广泛应用在各行各业中。具有高效、迅速杀菌作用的臭氧在医院环境消毒、术前消毒等方面应用广泛，其治疗效果优于其它传统杀菌治疗仪。因此研制一种运行稳定、使用方便、便携的臭氧治疗仪产品，为妇科疾病患者提供一种方便有效的在家治疗方式，具有实际意义。

    目前市面上的同类型产品都是采用80c51单片机为控制核心的, 虽然也能实现它所需求的功能，但执行速度慢，在长期工作环境中，特别在臭氧治疗仪的内部大功率气泵模块和臭氧发生器的干扰下，系统功耗高和抗干扰性能差，系统性能不稳定等问题便凸现出来。对此本文采用了atmel公司的一款avr高档单片机，对控制系统作了改进，提高了整机的性能。

    臭氧产生的原理及方法

    臭氧产生的方式有多种，目前工业上臭氧的生产主要是采用电晕放电法，基本原理如图1所示。

    图1 臭氧发生器基本原理

    在臭氧发生器中，一对电极间由介电体(通常采用玻璃)和气隙(通常含氧气体)隔开。当外加交流高压时，随着电压值的升高，气隙中发生电晕放电，气体被电离，间隙中的氧离子浓度急剧增加，在极强大的电场力作用下，气体分子碰撞加速，氧离子和氧分子以及氧离子相互之间发生反应生成臭氧。

    按供电电源频率的不同可分为：工频臭氧发生器、中频臭氧发生器和高频臭氧发生器。

    系统总体结构设计

    医用臭氧治疗仪系统以atmega8l-8pi高性能微处理器为核心，主要由电源模块、臭氧发生器、气泵模块、串口通讯、led显示电路和键盘等组成，如图2所示。单片机通过继电器输出控制臭氧模块和气泵模块的工作，同时单片机还控制led显示和键盘输入等操作。

    图2 控制系统总体框图

    atmega8l-8pi微处理器

    atmega8l-8pi是一款采用低功耗cmos工艺生产的基于avr risc (精简指令集)结构的高性能、低功耗8位单片机。处理器具有可控制的上电复位延时电路和可编程的欠电压检测电路、内部和外部共18个中断源、5种休眠模式。32个工作寄存器和丰富的指令集连接在一起，使大部分指令的执行时仅为一个时钟周期。因此，atmega8可以达到将近1 mips／mhz的性能，运行速度比普通的单片机高出10倍。

    其片内集成了8kb的flash程序存储器、512 b的eeprom 、支持isp和iap编程、可编程的程序加密位、3个pwm通道、8路10位adc、2个带预分频的8位定时／计数器、1个带预分频的16位定时／计数器、rc振荡器的可编程看门狗定时器等；以及i2c、spi、uart接口，可以接收从上位机的rs-232接口下载的程序，只需外接晶体振荡器、基准电源等少数几个器件即可进行工作，极大地方便系统的开发和研制。

    臭氧发生器模块

    根据国标gb9706.1-1995和gb4343.2-1999规定的家用医疗治疗仪的安全性能方面的要求，我们选用的臭氧发生器模块电源功率为ac220v/50hz，功率为13w，出气量为100~200mg/h。根据选择不同功能按键，臭氧浓度是可调的，由功能控制程序内部自动调节。治疗仪共有四个功能