一種基于AT89C51的腰椎牽引儀的設計

1 引言

　　醫(yī)學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?，F(xiàn)有國內生產的便攜可調式牽引器有手動支架牽引和機械牽引，這砦牽引器用人工控制和監(jiān)視．操作費力、無法持續(xù)較長時間．不直觀．調節(jié)困難，牽引器產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)務人員帶來許多不便．這就需要借助機電理療自動化系統(tǒng)。為此本文設計了一種新型的腰椎牽引器．它是以AT89C5l單片機為微處理器，配合其它輔助電路并由直流電機實施牽引。從而實現(xiàn)腰脊椎病的物理治療。它的單片機控制系統(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、牽引時間可調整?？删_控制，實時顯示，整個牽引過程自動完成。

2 腰椎牽引儀的硬件實現(xiàn)

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

2．1硬件總體設計

　　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、牽引電機調節(jié)控制電路、鍵盤控制與LED顯示單元電路、系統(tǒng)電源電路、報警電路以及牽引裝置。拉力傳感器輸出的模擬信號經過信號調理電路處理，送入AID轉換器轉換成數字量再送入AT89C51。單片機根據使用者所設定的牽引力、牽引時間進行判斷，產生驅動牽引電機所需要的脈沖信號，調節(jié)控制電機及牽引裝置。從而使該儀器工作時處于牽引運行辛引保持和牽引放松三種狀態(tài)。并實現(xiàn)對牽引力及牽引時間的監(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單片機作為系統(tǒng)控制單元，利用其控制能力實現(xiàn)對牽引力進行實時檢測并通過LED數碼顯示單元實現(xiàn)牽引力度監(jiān)視，并實現(xiàn)對電機的驅動控制。有關單片機系統(tǒng)的常規(guī)單元電路如：鍵盤設計、外存儲器擴展、模數轉換接口電路的設計與實現(xiàn)在眾多的實例開發(fā)資料中都有詳細介紹，在此不作介紹。本文旨在利用單片機實現(xiàn)腰椎牽引器這一應用新案例的開發(fā)思想。以下主要分析外圍測餐與電機控制接口電路的設計與實現(xiàn)。