PIC16C54單片機(jī)在神經(jīng)刺激器中的應(yīng)用
一、概述
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/173012.htm生命系統(tǒng)中的神經(jīng)、肌肉都是可興奮組織,對(duì)于外界一定的刺激會(huì)發(fā)生反應(yīng),這種反應(yīng)表現(xiàn)為神經(jīng)沖動(dòng)、肌肉收縮、血管張弛等等。 外周神經(jīng)刺激器就是用于外科手術(shù)麻醉過(guò)程中,通過(guò)刺激外周神經(jīng)引起病人的肌肉顫搐來(lái)觀察肌松藥效的一種儀器。如果麻醉不深,用刺激器刺激前臂的尺神經(jīng),會(huì)引起姆指的內(nèi)收動(dòng)作;如果麻醉進(jìn)入深度,則姆指的內(nèi)收動(dòng)作就會(huì)消失。 外周神經(jīng)刺激器的刺激脈搏寬是200us,電流強(qiáng)度在10mA--60mA分六檔可調(diào),它具有四種不同的工作方式:
(1)單刺激(TWH)。刺激周期為1秒, (2)四次成串刺激(TOF)。刺激周期為15秒, (3)雙重強(qiáng)直刺激(DBS)。刺激周期為15秒,(4)強(qiáng)直刺激后計(jì)數(shù)(PTC)。頻率為50HZ持續(xù)時(shí)間5秒,停止3秒后,每秒發(fā)出一個(gè)單脈沖,共16個(gè)。每種工作方式均帶指示,且有輸出強(qiáng)度指示,輸出信號(hào)的時(shí)間精度由軟件控制。
本文介紹的外周神經(jīng)刺激器,采用PIC16C54單片機(jī)為核心元件,配合單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,運(yùn)算放大電路和刺激隔離電路等組成刺激系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)刺激器的功能。 二、硬件設(shè)計(jì) PIC16C54單片機(jī)是一種8位單片機(jī),它個(gè)有體積小,功耗低,內(nèi)部采用高速CMOS工藝,性能強(qiáng),體密性高,內(nèi)帶“看門(mén)狗”和程序保密位,價(jià)格低等特點(diǎn)。 外周神經(jīng)刺激器硬件的原理框圖如圖1所示。
二、硬件設(shè)計(jì)
PIC16C54單片機(jī)是一種8位單片機(jī),它個(gè)有體積小,功耗低,內(nèi)部采用高速CMOS工藝,性能強(qiáng),體密性高,內(nèi)帶“看門(mén)狗”和程序保密位,價(jià)格低等特點(diǎn)。 外周神經(jīng)刺激器硬件的原理框圖如圖1所示。
圖1 原理框圖
圖2就是本控制程序的主程序流程
16C54有兩個(gè)雙向I/O口線,其中A口作為輸入,用來(lái)檢測(cè)四種工作方式的按鍵情況,B口中除了RB0作為輸入,用來(lái)檢測(cè)電流強(qiáng)度控制鍵的按鍵情況外,其余都用作輸出,其中RB2--RB7分別用來(lái)控制六檔電流強(qiáng)度指示燈點(diǎn)亮和關(guān)閉;RB1用于輸出脈沖信號(hào),該信號(hào)經(jīng)刺激隔離器,耦合到刺激電極上輸出。
16C54的振蕩源有四種,晶體振蕩(XT),低功耗振蕩(LP),高速振蕩(HP)及RC振蕩,我們這里運(yùn)用的是4M的晶體振蕩。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器RTCC和復(fù)位端MCLR均接高電平,處于無(wú)效狀態(tài),并且也避免了干擾。
三、軟件設(shè)計(jì)
整個(gè)程序設(shè)計(jì)成“模塊型”。除了主程序外,查詢(xún)、點(diǎn)燈、關(guān)燈、四種刺激方式、發(fā)脈沖等均用子程序編寫(xiě)。
PIC16C54無(wú)硬件中斷,所以對(duì)于刺激方式控制鍵和電流強(qiáng)度控制鍵狀態(tài)的變化采用軟件查詢(xún)方式。 又由于振蕩電路用4M晶體起振,所以對(duì)于一般指令的執(zhí)行周期為1us,而跳轉(zhuǎn)指令則需要2us,運(yùn)用這一時(shí)間指標(biāo),可以編寫(xiě)出延時(shí)程序。
為了提高本控制程序的工作效率,筆者采用延時(shí)和查詢(xún)相結(jié)合的方法,即在一個(gè)脈沖周期中,在發(fā)指200us寬度的脈沖后的延時(shí)段,執(zhí)行查詢(xún)程序,直到延時(shí)段結(jié)束才中止查詢(xún)。
與此同時(shí),指示燈也與脈沖同頻率地點(diǎn)亮和關(guān)閉,只是點(diǎn)燈的時(shí)間寬度為20ms,所以,查詢(xún)延時(shí)程序必須在關(guān)燈前后分兩段編寫(xiě)。這樣一來(lái),雖然本程序是采用軟件查詢(xún)方式,但執(zhí)行起來(lái)的反應(yīng)速度很快,效率很高,經(jīng)臨床應(yīng)用效果很好。
總之,本程序有一個(gè)特點(diǎn),就是整個(gè)程序的編制流程考慮得非常周到。如果一個(gè)臨床醫(yī)生從來(lái)不懂儀器操作,但當(dāng)他拿到筆者研制的外周神經(jīng)刺激器后,不看任何說(shuō)明書(shū),僅從儀器面板上的按鍵說(shuō)明,就可輕松自如地操作。這也是筆者在編程過(guò)程中所努力的方向。
外周神經(jīng)刺激器刺激模式齊全,脈寬、頻率精度高,工作方式、輸出指示明了,操作簡(jiǎn)便,功耗低,結(jié)構(gòu)小七巧,經(jīng)三級(jí)醫(yī)院臨床試用,已證明具有很好的效果,能直觀迅速地判斷病人的反應(yīng)情況,及時(shí)指導(dǎo)臨床用藥。
評(píng)論