一種基于AT89C51的腰椎牽引儀的設(shè)計(jì)

1 引言

　　醫(yī)學(xué)上針對腰椎間盤突出癥等腰脊椎病，通常采取物理牽引的保守治療方法。便攜可調(diào)式牽引器，患者可以自我操作．簡單易用，適合中小醫(yī)院更適合家庭長期白助康復(fù)?，F(xiàn)有國內(nèi)生產(chǎn)的便攜可調(diào)式牽引器有手動支架牽引和機(jī)械牽引，這砦牽引器用人工控制和監(jiān)視．操作費(fèi)力、無法持續(xù)較長時(shí)間．不直觀．調(diào)節(jié)困難，牽引器產(chǎn)生的牽引力難以精確保持，沒有自動監(jiān)測裝置，給病人和醫(yī)務(wù)人員帶來許多不便．這就需要借助機(jī)電理療自動化系統(tǒng)。為此本文設(shè)計(jì)了一種新型的腰椎牽引器．它是以AT89C5l單片機(jī)為微處理器，配合其它輔助電路并由直流電機(jī)實(shí)施牽引。從而實(shí)現(xiàn)腰脊椎病的物理治療。它的單片機(jī)控制系統(tǒng)可以保證牽引治療動作的精確量化，牽引治療所需的牽引力、牽引時(shí)間可調(diào)整?？删_控制，實(shí)時(shí)顯示，整個(gè)牽引過程自動完成。

2 腰椎牽引儀的硬件實(shí)現(xiàn)

　　儀器完成的主要任務(wù)是：鍵盤按鍵檢測、操作設(shè)置信息和運(yùn)行狀態(tài)的顯示、拉力信號的檢測及控制、牽引電機(jī)的繼電器控制與驅(qū)動等。牽引力監(jiān)測與控制是本系統(tǒng)的主要研究目標(biāo)，也是本系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的根本保證。根據(jù)本系統(tǒng)的要求．采用了AT89C51單片機(jī)作為主控芯片．采用拉式負(fù)荷傳感器用于檢測牽引力值。

2．1硬件總體設(shè)計(jì)

　　圖1為腰椎牽引儀系統(tǒng)硬件組成．系統(tǒng)以AT89C51作為主控MCU，主要包括牽引力采集檢測單元電路、牽引電機(jī)調(diào)節(jié)控制電路、鍵盤控制與LED顯示單元電路、系統(tǒng)電源電路、報(bào)警電路以及牽引裝置。拉力傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過信號調(diào)理電路處理，送入AID轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再送入AT89C51。單片機(jī)根據(jù)使用者所設(shè)定的牽引力、牽引時(shí)間進(jìn)行判斷，產(chǎn)生驅(qū)動牽引電機(jī)所需要的脈沖信號，調(diào)節(jié)控制電機(jī)及牽引裝置。從而使該儀器工作時(shí)處于牽引運(yùn)行辛引保持和牽引放松三種狀態(tài)。并實(shí)現(xiàn)對牽引力及牽引時(shí)間的監(jiān)測顯示。

圖1牽引器硬件電路系統(tǒng)總體框圖

2．2部分硬件電路原理

　　腰椎牽引器采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)控制單元，利用其控制能力實(shí)現(xiàn)對牽引力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并通過LED數(shù)碼顯示單元實(shí)現(xiàn)牽引力度監(jiān)視，并實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的驅(qū)動控制。有關(guān)單片機(jī)系統(tǒng)的常規(guī)單元電路如：鍵盤設(shè)計(jì)、外存儲器擴(kuò)展、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在眾多的實(shí)例開發(fā)資料中都有詳細(xì)介紹，在此不作介紹。本文旨在利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)腰椎牽引器這一應(yīng)用新案例的開發(fā)思想。以下主要分析外圍測餐與電機(jī)控制接口電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。