光譜燈光刺激近視治療儀的應用分析

光譜燈光刺激近視治療儀是根據(jù)燈光光譜刺激眼睛及眼睛周圍穴位從而達到治療眼睛近視的目的。

1 技術要求

根據(jù)有關資料顯示，燈光光譜采用紅、綠、藍三色燈光分別分時刺激眼睛及眼睛周圍穴位，一般要求是：紅燈采用弱(亮1 s)、中(亮1 s)、強(亮1 s)、停止3 S，循環(huán)3 rain；紅(亮1 S，滅1 s)、紅(亮1 S，滅1 s)、藍(亮1 S，滅1 s)循環(huán)1．5 rain；紅(亮0．3 s)、綠(亮0．3 s)、藍(亮0．3 s)循環(huán)1．5 min。

2 控制器ASM流程圖

根據(jù)上面技術要求可以畫出控制器ASM流程圖如圖1所示。系統(tǒng)在TO(0000)狀態(tài)，接到MF命令，s1=1，控制信號CLR=1，時鐘信號清零，開始記時，進入T1。

循環(huán)一：TI(0001)狀態(tài)，紅燈弱亮；當時間t=1 S時，狀態(tài)信號S2=1，控制信號CLRl=1，1 S清零，進入T2(0010)狀態(tài)，紅燈中亮；當時間t=1 S時，進入T3(0011)狀態(tài)，紅燈強亮；當時間t=1 S時，進入T4(0100)狀態(tài)，紅燈滅；當時間t=3 S時，狀態(tài)信號S3=1，控制信號CLR2=1，3 s清零；這時如果時間t<3 min，進入T1(0001)狀態(tài)循環(huán)；如果t≥3 rain，狀態(tài)信號S4—1，進入T5狀態(tài)，控制信號CLR=1，時鐘信號清零。

循環(huán)二：T5(0101)狀態(tài)，紅燈強亮；當時間t=1 S時，狀態(tài)信號S2—1，控制信號CLRl=1，1 S清零，進入T6(0110)狀態(tài)，紅燈滅；當時間t=1 S時，進入T7(0111)狀態(tài)，紅燈強亮；當時間t=1 S時，進入T8(1000)狀態(tài)，紅燈滅；當時間t=l S時，進入T9(1001)狀態(tài)，藍燈強亮；當時間t=1 S時，進入T10(1010)狀態(tài)，藍燈滅1 S；這時如果時間t<1．5 min，進入T5狀態(tài)循環(huán)；如果t≥1．5 min，狀態(tài)信號S5=1，進入T11狀態(tài)，控制信號CLR=1，時鐘信號清零。

循環(huán)三：T11(1011)狀態(tài)，紅燈亮，當時間t=0．3 S時，狀態(tài)信號S6=1，控制信號CLR3=1，0．3 S清零，進入T12(1100)狀態(tài)，綠燈亮；當時間t=0．3 S時，進入T13(1101)狀態(tài)，藍燈亮0．3 S；這時如果時間t<1．5 min，進入．Tll狀態(tài)循環(huán)；如果t≥1．5 rain，狀態(tài)信號s5=1，進入TO狀態(tài)。

控制器的設計可以使用ASM法，根據(jù)ASM圖畫出狀態(tài)轉換表，寫出驅動方程和輸出方程，然后采用觸發(fā)器、數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器進行設計。還可以采用MDS法，因為狀態(tài)較多，輸入變量較多，采用MDS法較為簡便。

3 控制器MDS狀態(tài)圖

根據(jù)ASM圖畫出MDS狀態(tài)圖，如圖2所示。

4 硬件實施

4．1 元器件選取

根據(jù)MDS圖，選用四位二進制計數(shù)器74161為基本元件，74161的邏輯圖如圖3所示，功能表如圖4所示。

74161有3種操作：計數(shù)、保持和預置，為了電路的組合部分盡量簡單，優(yōu)先考慮計數(shù)和保持功能，根據(jù)MDS圖和74161功能表可畫出74161操作表如圖5所示。

4．2 求功能控制端和置數(shù)端的激勵函數(shù)

74161功能控制端有：Cr，LD，P，T；置數(shù)端有：D，C，B，A。為得到各路的激勵函數(shù)，分別畫出各路激勵函數(shù)卡諾圖如圖6所示。

Cr為清零端，因為沒有清零操作，所以卡諾圖各個格中Cr=1。T和P是計數(shù)和保持功能控制端，當P=1，T=1時計數(shù)，P和T有一個為零時保持，所以卡諾圖各個格中T=1，P在卡諾圖各個格中填入對應的條件；如P在TO狀態(tài)，當S1=1時計數(shù)，所以在TO格中填入S1，其他格中分別填入對應的條件。LD是計數(shù)、置數(shù)功能控制端，LD為零時置數(shù)，為1時計數(shù)；只有在T4，T10，T13狀態(tài)時置數(shù)，其他狀態(tài)都是計數(shù)，為了簡化電路，卡諾圖中用LD表示，所以其它表格中都填0，在T4，T10，T13格中分別填入對應的條件。

置數(shù)端：在T4時，當S3=1，S4=O時轉入T1，置數(shù)為(0001)，所以在D，C，B，A格中分別填人0，O，O，1；在T10時，當s2=1，S5=O時轉入T5，置數(shù)為(0101)；在T13時，當S6=1，S5=1時，轉入TO(0000)，當S6=1，S5=O時，轉入T11，(1011)，所以在D，B，A格中分別填入，在C格中填人S5。根據(jù)卡諾圖可以寫出各激勵函數(shù)：

為了簡化電路CLR在S4=3 min時和S5=1．5 min時清零和CLRl在S2=1 s時清零電路在時鐘電路中畫出。

5 控制器邏輯圖

根據(jù)MDS圖，激勵函數(shù)和輸出函數(shù)，可以畫出控制器邏輯圖見圖7；控制器仿真波形圖見圖8。