【分享】2026智能工程学院牛梦晰&王萍 多模式疼痛体验仪

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一．作品简介

（一）作品功能

  本作品是基于迪文T5L双核屏幕开发的疼痛模拟体验系统，主要用于疼痛教学、医学实训演示，实现两种不同梯度的疼痛模拟效果，搭配触摸屏人机交互、DHT11温湿度采集模块、低电平触发蜂鸣器模块、LED状态指示灯，完成模式选择、等级自动递增、环境监测、超限预警等全套功能。

系统上电后，首先进入模式选择界面，用户可以在触摸屏上选择对应的工作模式。第一种为无极疼痛模拟模式，疼痛等级范围0~100，支持启动、停止操作，用户可以随时调节；第二种为分娩疼痛模拟模式，疼痛等级范围0~10级，同样配备启停控制，自动升级过程中，蜂鸣器发出提示音，模拟宫缩带来的阶段性痛感反馈。

系统运行全程持续采集环境温湿度数据，实时监测环境温度。当检测温度超过30℃时，蜂鸣器触发报警提示，设备不会自动停机，交由操作人员自主判断，选择是否结束设备运行；温度低于等于30℃时，系统无报警输出，保持正常模拟运行。整套系统操作简单，交互直观，将模拟功能与环境安全预警结合，兼顾演示实用性与安全提醒，适合课堂教学、实训演示使用。

（二）主要器件

1. 迪文T5L双核屏幕：项目核心主控，自带OS核与GUI核，GUI核负责DGUS界面显示、触控按键识别，OS核运行C51程序，实现逻辑运算、传感器读取、IO控制，是整套系统的控制核心。

2. DHT11温湿度传感器模块：数字式温湿度采集模块，单总线通信，负责采集现场环境温度、湿度，把采集数据传给主控，用于温度超限判断。

3. 低电平触发有源蜂鸣器模块：本次项目配套的蜂鸣模块，低电平触发导通。两个用途：分娩模式等级上升时做提示音；温度超过30℃时，持续鸣叫报警。

4. LED状态指示灯：用于设备运行状态指示，设备启动模拟时点亮，停止运行时熄灭，直观反馈设备工作状态。

5. 杜邦线、转接底板、电源适配器：用于器件之间接线、供电，实现各个模块和T5L屏幕IO口的电气连接。

二．工作原理

（一）T51双核配合

迪文T5L是双核架构，分为GUI核（图形核）和OS核（单片机核），两个内核分工协作。

GUI核：专门运行DGUS组态工程，负责屏幕画面渲染、触控按键扫描、VP变量存储。我们在DWIN2软件里绘制好主页、无极疼痛页面、分娩疼痛页面、数据监控页面，触控按键按下后，GUI核会把键码发送给OS核，同时把疼痛等级、温湿度等数据在屏幕上刷新显示。

OS核：相当于一颗8051单片机，运行我们编写的C语言程序，接收GUI核下发的按键指令，读取DHT11传感器数据，控制蜂鸣器、LED的IO电平，完成计时、等级递增、阈值判断逻辑。

两个内核通过内部的VP变量区域进行数据交互，GUI核读写VP用来显示，OS核读写VP用来传递控制指令、状态数据，实现画面和底层逻辑联动。

（二）清零

  当用户按下停止按键，或者操作人员选择结束设备运行时，系统会将疼痛等级清零，计时器归零，LED熄灭，蜂鸣器关闭，回到待机状态，等待下一次模式选择与启动。在分娩模式下，等级上升的同时，触发蜂鸣器提示；如果是温度超限的报警，蜂鸣器持续鸣叫，二者是两套独立的鸣响逻辑，不会互相干扰。

（三）I/O驱动逻辑

蜂鸣器模块标注为低电平触发，当OS核给对应IO口输出低电平时，蜂鸣器导通发声；输出高电平，蜂鸣器停止鸣叫。LED指示灯同样由单片机IO口控制，高电平点亮或者低电平点亮，根据硬件接线匹配代码。DHT11使用单总线IO，按照时序发送起始信号、读取温湿度数据包，完成环境数据采集。

三．设计思路

（一）界面设计

  界面全部使用迪文DWIN2软件（DGUS组态）开发，主要包括4个页面：主页（模式选择）、无极疼痛页面、分娩疼痛页面、数据监控页面。页面控件主要采用返回键码按键、变量图标、数字显示控件，绑定对应的VP地址，用来显示疼痛等级、温湿度数值、运行状态图标。界面设计遵循简洁原则，功能分区清晰，方便演示人员操作。

（二）硬件部分

  硬件采用模块化接线方案，所有模块直接接在T5L转接板的IO引脚，不用额外复杂电路。

引脚分配：蜂鸣器模块接到P2^0，LED状态指示灯接到P0^7，DHT11数据线接到预留IO口。所有模块共地，统一由T5L屏幕供电。

接线要点：蜂鸣器模块VCC接5V，GND接公共地，I/O接单片机引脚；DHT11模块VCC、GND、DATA依次对应转接板引脚。硬件设计全部采用成熟模块，降低焊接难度，方便调试和故障排查。

（三）软件部分

  软件分为两大部分：DGUS组态工程 + Keil C51单片机程序。

DGUS组态：在DWIN2软件里绘制页面、放置控件、设置键码、VP地址，完成后生成字库和配置文件，下载到迪文屏。

C51程序：核心逻辑包含：上电初始化、DHT11读取函数、按键键码解析、模式区分、温度阈值判断、IO控制。

程序逻辑上区分两种模式的等级上限，分娩模式上限10级，无极模式上限100；同时区分蜂鸣触发条件：等级上升长鸣、超温持续报警。代码采用循环扫描的结构，不断读取按键、采集温湿度、刷新状态，保证实时响应触控操作和环境变化。

  调试阶段，我们先单独测试DHT11读取、蜂鸣器、LED，再对接屏幕按键，分步排查通信、时序、IO电平问题，最后整合全部功能，完成整套系统调试。

演示视频:【多模式疼痛体验仪-哔哩哔哩】 https://b23.tv/kSc4y1c