光谱灯光刺激近视治疗仪灯光控制器的设计

光谱灯光刺激近视治疗仪是根据灯光光谱刺激眼睛及眼睛周围穴位从而达到治疗眼睛近视的目的。  

1 技术要求  

根据有关资料显示，灯光光谱采用红、绿、蓝三色灯光分别分时刺激眼睛及眼睛周围穴位，一般要求是：红灯采用弱(亮1 s)、中(亮1 s)、强(亮1 s)、停止3 S，循环3 rain；红(亮1 S，灭1 s)、红(亮1 S，灭1 s)、蓝(亮1 S，灭1 s)循环1．5 rain；红(亮0．3 s)、绿(亮0．3 s)、蓝(亮0．3 s)循环1．5 min。  

2 控制器ASM流程图  

根据上面技术要求可以画出控制器ASM流程图如图1所示。系统在TO(0000)状态，接到MF命令，s1=1，控制信号CLR=1，时钟信号清零，开始记时，进入T1。



循环一：TI(0001)状态，红灯弱亮；当时间t=1 S时，状态信号S2=1，控制信号CLRl=1，1 S清零，进入T2(0010)状态，红灯中亮；当时间t=1 S时，进入T3(0011)状态，红灯强亮；当时间t=1 S时，进入T4(0100)状态，红灯灭；当时间t=3 S时，状态信号S3=1，控制信号CLR2=1，3 s清零；这时如果时间t循环二：T5(0101)状态，红灯强亮；当时间t=1 S时，状态信号S2—1，控制信号CLRl=1，1 S清零，进入T6(0110)状态，红灯灭；当时间t=1 S时，进入T7(0111)状态，红灯强亮；当时间t=1 S时，进入T8(1000)状态，红灯灭；当时间t=l S时，进入T9(1001)状态，蓝灯强亮；当时间t=1 S时，进入T10(1010)状态，蓝灯灭1 S；这时如果时间t循环三：T11(1011)状态，红灯亮，当时间t=0．3 S时，状态信号S6=1，控制信号CLR3=1，0．3 S清零，进入T12(1100)状态，绿灯亮；当时间t=0．3 S时，进入T13(1101)状态，蓝灯亮0．3 S；这时如果时间t控制器的设计可以使用ASM法，根据ASM图画出状态转换表，写出驱动方程和输出方程，然后采用触发器、数据选择器和译码器进行设计。还可以采用MDS法，因为状态较多，输入变量较多，采用MDS法较为简便。  

3 控制器MDS状态图  

根据ASM图画出MDS状态图，如图2所示。



4 硬件实施  

4．1 元器件选取  

根据MDS图，选用四位二进制计数器74161为基本元件，74161的逻辑图如图3所示，功能表如图4所示。





74161有3种操作：计数、保持和预置，为了电路的组合部分尽量简单，优先考虑计数和保持功能，根据MDS图和74161功能表可画出74161操作表如图5所示。



4．2 求功能控制端和置数端的激励函数  

74161功能控制端有：Cr，LD，P，T；置数端有：D，C，B，A。为得到各路的激励函数，分别画出各路激励函数卡诺图如图6所示。  

Cr为清零端，因为没有清零操作，所以卡诺图各个格中Cr=1。T和P是计数和保持功能控制端，当P=1，T=1时计数，P和T有一个为零时保持，所以卡诺图各个格中T=1，P在卡诺图各个格中填入对应的条件；如P在TO状态，当S1=1时计数，所以在TO格中填入S1，其他格中分别填入对应的条件。LD是计数、置数功能控制端，LD为零时置数，为1时计数；只有在T4，T10，T13状态时置数，其他状态都是计数，为了简化电路，卡诺图中用LD表示，所以其它表格中都填0，在T4，T10，T13格中分别填入对应的条件。  

置数端：在T4时，当S3=1，S4=O时转入T1，置数为(0001)，所以在D，C，B，A格中分别填人0，O，O，1；在T10时，当s2=1，S5=O时转入T5，置数为(0101)；在T13时，当S6=1，S5=1时，转入TO(0000)，当S6=1，S5=O时，转入T11，(1011)，所以在D，B，A格中分别填入，在C格中填人S5。根据卡诺图可以写出各激励函数：



为了简化电路CLR在S4=3 min时和S5=1．5 min时清零和CLRl在S2=1 s时清零电路在时钟电路中画出。  

5 控制器逻辑图  

根据MDS图，激励函数和输出函数，可以画出控制器逻辑图见图7；控制器仿真波形图见图8。