基于SDI5209PSS-X2霧化器方案設(shè)計(jì)

一、霧化器開(kāi)發(fā)背景

霧化吸入治療是呼吸系統(tǒng)疾病治療方法中一種重要和有效的治療方法，采用霧化吸入器將藥液霧化成微小顆粒，藥物通過(guò)呼吸吸入的方式進(jìn)入呼吸道和肺部沉積，從而達(dá)到無(wú)痛、迅速有效治療的目的。故本方案講述了一種低成本內(nèi)置高精度24位ADC 的國(guó)產(chǎn)SOC芯片，SDI5209PSS-X2芯片開(kāi)發(fā)的霧化器。該SOC芯片內(nèi)置2通道24位Sigma-Delta高精度低電壓24位ADC、IIC、4通道8位ADC、30K 字節(jié) Flash、768 字節(jié)RAM、2通道16bit PWM等外設(shè)，能夠滿足霧化器方案中的相關(guān)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)顯示的要求。 

二、設(shè)計(jì)的原理

1、系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)框圖

圖1

2、硬件設(shè)計(jì)及原理

2.1 系統(tǒng)電源電路

圖2

SDI5209PSS-X2霧化器方案中的電源電路圖2組成，該方案中可以使用2節(jié)1.5V干電池供電或者由5v的usb數(shù)據(jù)線供電。通過(guò)防反接電路以后，然后通過(guò)升壓IC到5V，之后5V電源一路驅(qū)動(dòng)霧化片，另一路通過(guò)ldo降壓給MCU供電。

2.2 MCU

圖3

MCU型號(hào)為SDI5209PSS-X2，是一款內(nèi)置24位高精度ADC的SOC芯片，可以1.8V的超低電壓工作，是一款功耗的SOC芯片。該芯片廣泛應(yīng)用在電子秤、氣壓計(jì)、血壓計(jì)、額溫計(jì)等微弱信號(hào)測(cè)量及工業(yè)控制場(chǎng)景下，其特點(diǎn)如下：

1. 工作電壓: 1.8V - 5.5V、（休眠功耗通常STOP2模式：< 4uA）

2. 有30K 字節(jié) Flash、768 字節(jié)RAM

3. 9.83MHz 內(nèi)部RC震蕩(可倍頻至19.66MHz) 1T 指令周期

4. 24位Sigma-Delta高精度低電壓ADC

5. 內(nèi)置升壓模塊

6. 4通道8位低精度ADC

7. IO口：13個(gè)通用IO、可配置IO驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度

8. 3個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

9. 9、13個(gè)中斷源，3級(jí)優(yōu)先級(jí)：可配置掉電中斷

10. 通訊接口：1組UART、1組I2C接口

11. 看門狗集成：定時(shí)喚醒、計(jì)時(shí)功能

12. 12、2路16位脈寬調(diào)制（PWM）輸出

13. 內(nèi)置ISP功能（SDA、SCL兩線燒錄）

2.3  LCD顯示驅(qū)動(dòng)

圖4

SDI5209PSS-X2霧化器方案采用2個(gè)不同顏色的LED燈用來(lái)指示霧化器工作狀態(tài)。

2.4 按鍵

圖5

SDI5209PSS-X2霧化器方案采用按鍵控制霧化器，關(guān)機(jī)狀態(tài)下，短按開(kāi)機(jī)，開(kāi)機(jī)狀態(tài)下短按關(guān)機(jī)，在關(guān)機(jī)狀態(tài)下長(zhǎng)按可以進(jìn)入清潔模式。

2.5 電壓電流

圖6

SDI5209PSS-X2霧化器方案通過(guò)24bitADC來(lái)檢測(cè)流過(guò)霧化片的電流，來(lái)檢測(cè)霧化片是否工作正常，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)掃頻追蹤霧化片最佳頻率。同時(shí)通過(guò)8位ADC通道檢測(cè)電池電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓自動(dòng)關(guān)機(jī)的功能。

2.6 干燒檢測(cè)

圖7

通過(guò)在霧化杯當(dāng)中引入另一個(gè)電極與水進(jìn)行接觸，當(dāng)杯內(nèi)部還有水時(shí)，霧化片上的電壓會(huì)通過(guò)水進(jìn)行傳導(dǎo)到電極上面來(lái)，通過(guò)C12進(jìn)行簡(jiǎn)單的濾波，通過(guò)D5進(jìn)行波形整形，再通過(guò)R23和R25對(duì)電壓進(jìn)行分壓給到MCU進(jìn)行處理來(lái)實(shí)現(xiàn)干燒的檢測(cè)。

2.7 霧化片驅(qū)動(dòng)

圖8

如圖8所示，使用芯片內(nèi)部的PWM通過(guò)MOS管Q3控制三腳電感L1的放電與充電實(shí)現(xiàn)霧化片的驅(qū)動(dòng)。

三、霧化器方案原理圖

四、程序流程圖