EMS理疗仪单片机开发硬件要求

（一）单片机选型

1. 性能要求

1. 具备足够的运算能力，能够快速处理各种控制算法和数据运算，如实时计算电刺激波形、调节刺激强度等。例如，选择 32 位单片机，其主频应不低于 [X] MHz（根据具体功能复杂程度确定）。

2. 具有丰富的外设资源，包括多个定时器 / 计数器用于精确控制电刺激脉冲的频率和宽度；足够的通用输入输出引脚（I/O），以连接电极驱动电路、人机交互界面（如按键、显示屏）、通信接口等。例如，I/O 引脚数量不少于 [X] 个，其中具备一定数量的可配置为模拟输入输出功能的引脚，用于采集传感器信号（如电极片接触检测传感器）。

2. 可靠性要求

1. 工作温度范围宽，适应不同环境温度，一般为 - 20℃ - 85℃，确保在各种使用场景下（如高温的理疗室或寒冷的户外急救场景）都能稳定工作。

2. 具有低功耗特性，在待机和运行模式下都能有效控制功耗，以延长电池续航时间（对于便携式设备）或降低设备整体能耗。例如，待机功耗不超过 [X] mW，运行功耗根据不同输出功率和工作模式在合理范围内。

3. 抗干扰能力强，能够抵御来自外部的电磁干扰（如其他医疗设备、手机信号等）和电源波动干扰，保证单片机系统的稳定运行。通过电磁兼容性（EMC）测试，符合相关标准要求。

（二）电源管理模块

1. 供电方式

1. 根据产品类型选择合适的供电方式。对于家用和医用固定设备，可采用市电供电，经过电源适配器转换为合适的直流电压（如 12V、24V 等）后供给单片机系统；对于便携式设备，采用可充电电池供电（如锂离子电池），电池容量应满足设备在满负荷运行下的续航时间要求，一般不少于 [X] 小时（根据产品定位确定）。

2. 电源转换与稳压

1. 设计高效的电源转换电路，将输入的电源电压转换为单片机及其他电路所需的工作电压（如 3.3V、5V 等）。采用稳压芯片确保输出电压的稳定性，在输入电压波动（如市电电压波动 ±10% 或电池电量变化）时，输出电压的变化范围应控制在 ±[X]% 以内。

3. 电池管理（针对便携式设备）

1. 具备电池充电管理功能，可采用专用的电池充电管理芯片，实现对电池的恒流 / 恒压充电控制，防止过充、过放现象，延长电池使用寿命。例如，设置充电电流限制在 0.5C - 1C（C 为电池容量）之间，充电截止电压根据电池类型准确设定（如锂离子电池为 4.2V 左右）。

2. 实时监测电池电量，通过电压检测、库仑计等方式准确计算电池剩余电量，并能够在显示屏上显示电量信息，以便用户及时了解设备的续航情况。

（三）电极驱动与检测电路

1. 驱动电路

1. 设计能够产生不同电刺激波形的驱动电路，根据单片机输出的控制信号，将其转换为合适的电压或电流信号驱动电极片。例如，采用功率放大电路（如 MOSFET 放大电路），能够输出 0 - 100mA 的电流脉冲，且脉冲的频率和宽度可在一定范围内调节（如频率 1 - 100Hz，宽度 10 - 500μs）。

2. 具备对电极片短路、开路检测功能，当电极片出现异常连接情况时，能够及时反馈给单片机，单片机采取相应的保护措施（如停止输出、报警提示），防止设备损坏或对用户造成伤害。

2. 检测电路

1. 设计电极片接触检测电路，通过检测电极片与人体皮肤之间的阻抗变化，判断电极片是否与皮肤良好接触。当接触不良时，向单片机发送信号，单片机可暂停治疗并提示用户调整电极片位置。例如，采用交流检测信号，检测频率在 10 - 100kHz 之间，通过测量电极片两端的电压和电流相位差计算阻抗值，当阻抗超出正常范围（如大于 [X]Ω 或小于 [X]Ω）时判定为接触不良。

（四）人机交互界面电路

1. 按键电路

1. 设置操作按键，包括电源开关键、模式选择键、强度增加 / 减少键、治疗时间设定键等。按键应具有良好的手感和可靠性，采用机械按键或触摸按键（根据产品设计风格和成本要求），并通过电路设计实现按键的防抖处理，避免误操作。例如，机械按键的寿命应不少于 [X] 次按压，触摸按键的响应时间不超过 [X] ms，且能够准确识别用户的触摸操作。

2. 显示电路

1. 选择合适的显示设备，如液晶显示屏（LCD）或有机发光二极管显示屏（OLED），用于显示设备的工作状态、治疗模式、刺激强度、治疗时间、电池电量等信息。显示屏应具有清晰的显示效果和合适的尺寸，方便用户查看。例如，对于便携式设备，显示屏对角线尺寸在 1.5 - 3 英寸之间，分辨率不低于 [X]×[Y] 像素，能够显示多种字符和图形信息。

2. 设计显示驱动电路，根据显示屏的类型和接口要求，与单片机进行连接并实现数据传输和显示控制。例如，对于 SPI 接口的 LCD 显示屏，单片机通过 SPI 总线向显示屏发送显示数据和控制指令，驱动电路负责将数据转换为显示屏能够识别的信号格式，实现正确的显示。