【瑞萨RA MCU创意氛围赛】基于瑞萨启明6m5智能化疗防脱发...
本帖最后由 Abner_ux47Y 于 2023-8-20 18:50 编辑1. 系统开发背景： 癌症病人比如：淋巴瘤、白血病、乳腺癌、肉瘤患者经过放疗或者化疗容易出现脱发，大家在电视或媒体中常见到的完全脱发的恶性肿瘤患者。因为这些肿瘤的化疗方案经常强度比较高，并且使用的化疗药物，比如紫杉类药物和蒽环类化疗药物容易引起脱发。紫杉类药物包括：紫杉醇、多西紫杉醇、紫杉醇白蛋白结合型等，蒽环类药物包括阿霉素、表阿霉素、多柔比星脂质体等。手术，化疗，放疗等是被人们经常提起的治疗癌症最主要的手段，而化疗更是经常被妖魔化，大部分人能接受手术切除器官，而不能接受化疗引起的副作用，比如，化疗引起的头发，眉毛脱落，以及化疗呕吐等。化疗后为什么会掉头发许多药物都会损头发，免疫抑制剂，化疗药物，砷剂等药物可导致脱发。化疗药物在癌细胞生长的不同时期，都可阻止癌细胞的增值，浸润，转移，直至最终杀灭癌细胞，但是目前的化疗药物还不是太理想。化疗药物在杀死癌细胞的同时，任何与癌细胞相似的生长比较迅速的快速分裂的细胞，都会被化疗药物伤害，头皮细胞就是这样的情况，约有九成的头发会因此脱落。当化疗停止后就会长出来。主导毛发生长的毛囊细胞受损伤后，头皮，面部，四肢，腋下和阴部等，导致不同部位的毛发不同程度的脱落。
2. 系统原理脱发是有很好的预防措施，如附图所示。这是一种明确的可以减少脱发的方法，冰帽，顾名思义，就是用冰制作的帽子戴在头上。2015年ASCO的文献报导，冰帽缓解脱发的有效率在60-80%以上。原理是低温使得头皮血管收缩，减少头皮血流量，于是降低了到达头皮的化疗药物总量，水在水箱与制冷系统之间通过一水泵循环；当水温降到设定温度时，设备发出声光信号，操作人员介入，人员做完准备工作后按下“运行开关”；另一水泵将水在水箱与冰帽/手套间循环，开始对头部/手部进行控温。控温原理： 设备采用PID控制进行调温，通过温度传感器反馈的信号，对Pvar、Ivar、Dvar(比例、积分、微分）三个参数进行整定与优化，调整水箱水温，以此来实现对头部或手部的精确控温。并且低温使得头皮的毛囊细胞代谢水平减低，降低了对化疗药物的敏感性。3. 系统设计框架 RA6M5开发板MCU功能强大包括12位逐次逼近模数转换器(ADC12)单元。在单元0中，最多可选择13个模拟输入通道。在单元1中，最多可以选择16个模拟输入通道、温度传感器输出、内部参考电压进行相应单元的转换。AD转换精度可从12位、10位、8位转换中选择，从而可以在生成数字值时优化速度和分辨率之间的权衡。
系统包含N个温度传感器，SPI DMA 控制的4.3寸 LVGL GUI显示屏，AT WiFi 4G模块。IO控制继电器等，开发板有的IO被占，正在设计主板，开发项目难啊，实战项目。
4.软件设计 基于 e2 studio开发
int get_temperature(uint adc)
{
uint code *p;
uint i;
uchar j,k;
uchar min,max; //查表序号, 0对应-40度, 160对应120度
// adc = 4096 - adc; //Rt接地
p = temp_table;
if(adc < p) return (0xfffe);
if(adc > p) return (0xffff);
min = 0; //-40度
max = 160; //120度
for(j=0; j<5; j++) //对分查表
{
k = min / 2 + max / 2;
if(adc <= p) max = k;
else min = k;
}
if(adc == p) i = (uint)min * D_SCALE;
else if(adc == p) i = (uint)max * D_SCALE;
else // min < temp < max
{
while(min <= max)
{
min++;
if(adc == p) {i = (uint)min * D_SCALE; break;}
else if(adc < p) //线性插补
{
min--;
i = p; //min
j = (adc - i) * D_SCALE / (p - i);
i = min;
i *= D_SCALE;
i += j;
break;
}
}
}
return (i-400);
}PIDfloat temp = 0.0f; //传感器温度,全局变量
void PidTempControl(void)
{
float ee;
float TempSet = 45.0f; //目标温度
float PidE0 = 0.0f;
float PidKp = 0.0f,PidKi = 0.0f,PidKd = 0.0f;
float PidOut = 0.0f;
float PidSum = 0.0f,I_out = 0.0f;
static float PidE1 = 0.0f;
PidKp = 15.0f;
PidKi = 25.0f;
PidKd = 0.0f; //初始化参数
PidE0 = TempSet - temp; //本次偏差
ee = (PidE0 - PidE1); //计算一阶偏差
if(ee > 2.0f) ee = 2.0f;
else if(ee < -2.0f) ee = -2.0f;
PidSum += PidE0; //偏差之和
if(PidSum > 5.0f) PidSum = 5.0f;
else if(PidSum < -3.0f) PidSum = -3.0f;
PidOut = PidKp * PidE0 + PidKd * ee; //计算PID的比例和微分输出
if(fabs(PidE0) < 3.0f) //如果温度相差小于3度则计入PID积分输出
{
if(PidSum > 5.0f) PidSum = 5.0f;
else if(PidSum < -2.0f) PidSum = -2.0f;
I_out = PidKi * PidSum; //积分输出
if(fabs(PidE0) < -1.0f) //当前温度高于设定温度0.5度时，累计积分限制
{
if(PidSum > 5.5f) PidSum = 5.5f;
if(PidSum > 0) I_out-= 1; //当前温度高于设定温度0.5度时,消弱积分正输出
}
PidOut += I_out;
}
else
{
PidSum = 0.0f;
}
PidOut *= 500; //与控制量的比例系数
if(PidOut > 2500) PidOut = 2500;
if(PidOut < 0) PidOut = 400;
if(PidE0 > 5.0f) PidOut = 2500;
if(PidE0 < -2) PidOut =0;
HeaterSet(PidOut); //输出控制量
PidE1 = PidE0;
}4. 成果展示： 单片机GUI界面 基于C++开发的上位机
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