摘要：為了使保證中藥熏洗過程的密閉循環(huán)以及長時間溫度恒定，進(jìn)而提高熏洗療效，設(shè)計(jì)研制了一種自動熏洗儀。對該自動熏洗儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，使其具備熏蒸、熏洗和洗浴功能?？刂葡到y(tǒng)采用主從式兩級MCU控制方式，設(shè)計(jì)有輸入／輸出、通信、人機(jī)交互以及保護(hù)等功能模塊。該自動熏洗儀經(jīng)臨床驗(yàn)證藥液溫度控制精度可達(dá)±0．5℃；熏蒸室溫差保持±1℃內(nèi)；在洗浴時藥液循環(huán)利用，滿足了洗浴非間斷性和保持藥效，并具有全身、密閉、防交叉、操作方便、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、設(shè)計(jì)合理等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：熏洗儀；循環(huán)系統(tǒng)；密閉循環(huán)；MUC控制

0 引言
    中藥熏蒸療法是我國傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的主要外治療法之一，因其對風(fēng)寒濕痹、通調(diào)氣血、祛風(fēng)除濕、清熱解毒、消腫止痛、疏風(fēng)止癢等病療效顯著為中藥臨床醫(yī)生所青睞。由于熏洗療法主要是通過熱量和藥物共同作用，因而傳統(tǒng)的熏洗方法存在很大的局限性；藥液熏蒸的密閉性不好，有效藥液蒸氣得不到循環(huán)利用；洗浴藥液溫度不易控制，不能保證恒定溫度，使熱量和藥液有效成份向病變部位充分滲透。
    針對傳統(tǒng)中藥熏洗療法的缺陷，自行研制出一款新型的自動熏洗儀。該系統(tǒng)以STC系列單片機(jī)為核心，能夠根據(jù)用戶的不同要求自動調(diào)節(jié)藥液、熏蒸室的溫度、能依據(jù)病情調(diào)節(jié)最佳的治療時間，并且藥液、藥蒸氣循環(huán)都在一個密閉的環(huán)境內(nèi)。

1 自動熏洗儀的功能
    自動熏洗儀是集熏蒸、洗浴、熏洗三大功能于一身的現(xiàn)代化中藥熏蒸儀器。它可以自動加水用于稀釋藥液，自動控制藥液、熏蒸室的溫度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)、能按照用戶的意愿實(shí)現(xiàn)自動熏蒸和洗浴。它可以無人值守式工作，也可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控工作。
    (1)熏蒸功能：按照用戶所預(yù)設(shè)的要求進(jìn)行自動加冷、熱水稀釋藥液，當(dāng)藥液的溫度符合要求時啟動氣泵，進(jìn)行熏蒸。在熏蒸過程中熏蒸室的溫度通過加熱器來保證恒溫。
    (2)洗浴功能：熏蒸室溫合適時，用戶進(jìn)入熏蒸室。自動熏洗儀就開始有序地加冷、熱水稀釋藥液，當(dāng)藥溫達(dá)到要求時啟動蠕動泵進(jìn)行洗浴。自動熏洗儀控制洗浴的溫度偏差范圍為±0．5℃，以防燙傷用戶。
    (3)熏洗功能：它是依次調(diào)用了熏蒸功能和洗浴功能。

2 自動熏洗儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    自動熏洗儀在結(jié)構(gòu)上為了在滿足各功能要求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動化，因此各功能部件的排放要緊湊、合理。

    自動熏洗儀有藥液和藥蒸氣兩大封閉式循環(huán)系統(tǒng)。
    藥液循環(huán)系統(tǒng)流程為：
   
    熏蒸室的溫度是依靠加熱器來保持恒溫。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    自動熏洗儀是一款自動程度較高的熏蒸儀器，他包括了熏蒸、洗浴、熏洗等三大功能模塊。因此要滿足自動化程度高、功能多的要求，該系統(tǒng)采用主從式的兩級MCU控制方式把各功能模塊分?jǐn)傆诰哂幸欢ㄗ灾鬟壿嫻δ艿腎C上。系統(tǒng)共有輸入／輸出、通信、人機(jī)交互、以及保護(hù)等功能模塊。
3．1 控制系統(tǒng)的I／O分配
    據(jù)系統(tǒng)的功能要求，在冷水箱和熱水箱里分別有溫度傳感器和水位傳感器；在藥箱有溫度傳感器及稱重傳感器；在熏蒸室里有溫度傳感器，因此共計(jì)7個數(shù)據(jù)采集部分。而輸出部分分別需要控制熱水箱加熱，以及對冷水箱和熱水箱成比例配水閥的控制；熏蒸室加熱，及熏蒸需要的氣泵控制和洗浴需要的蠕動泵控制，因此共計(jì)6個輸出控制。如圖2所示。

3．2 通信部分
    該系統(tǒng)核心由控制面板和驅(qū)動主板組成，因此他們之間存在著通信。系統(tǒng)的通信是采用MCU的串口直接進(jìn)行通信，由于兩控制板之間距離較長所以采用了隔離升壓的方式，同時兩板之間采用工作同步的復(fù)位電路。如圖3所示。
3．3 命令輸入及狀態(tài)指示部分的驅(qū)動
    自動熏洗儀須在運(yùn)行之前。要對藥液的溫度、藥重，時間進(jìn)行預(yù)設(shè)或者調(diào)整，以及出現(xiàn)緊急情況時的暫停和排除故障后繼續(xù)進(jìn)行工作等命令的輸入。因此共計(jì)13種命令的輸入，以及8種狀態(tài)的指示。因此為了減輕MCU的工作負(fù)擔(dān)，采用BC7281進(jìn)行此部分的命令采集及傳遞工作。BC7281與MCU的連接如圖4所示。

3．4 數(shù)據(jù)保存功能
    自動熏洗儀是中藥熏蒸療法的理想使用儀器，又由于不同的用戶參數(shù)要求變化范圍不大。所以為了減輕操作人員的工作量，也對該系統(tǒng)的自動化程度更高的要求。所以每次開機(jī)要具有繼承性，以及在調(diào)電后，要有數(shù)據(jù)保存的功能。
    因此在這種要求的情況下，該控制系統(tǒng)采用了具有數(shù)據(jù)保存、看門狗等作用集于一體的X5045。X5045與MCU的連接如圖5所示。

4 軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)軟件的編制是基于KEIL編程環(huán)境的。該軟件可實(shí)現(xiàn)測試、在線編程、運(yùn)行診斷等多種功能，并具有友好的用戶界面。系統(tǒng)涉及到溫度傳感器18B20初始化、BC7281的初始化及其與MCU的通信、主從MCU的通信、以及輸出驅(qū)動程序等較多的編程點(diǎn)。由于溫度、藥液的重量等不會突變，可以進(jìn)行分時采集。所以整個軟件系統(tǒng)可以采用分時分段循環(huán)的編程思想。這樣不僅使得運(yùn)行程序穩(wěn)定，而且動作響應(yīng)及時。程序流程如圖6所示。

5 結(jié)語
    自動熏洗儀經(jīng)臨床驗(yàn)證，以其獨(dú)特的恒溫保持系統(tǒng)，藥液、藥蒸氣密閉循環(huán)系統(tǒng)，滿足了中藥熏蒸療法所需的合理溫度，以及有效藥液的循環(huán)利用。該自動熏洗儀作為一款全身、密閉、防交叉的中藥熏洗儀器：藥液溫度控制精度可達(dá)±O．5℃；溫差保持±1℃內(nèi)的熏蒸室；在洗浴時藥液循環(huán)利用，滿足了洗浴非間斷性和保持藥效；以及操作方便、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、設(shè)計(jì)合理等特點(diǎn)已在中藥熏蒸療法界得到廣泛的應(yīng)用。