一種基于A(yíng)T89C51的腰椎牽引儀的設計

1 引言

　　醫學(xué)上針對腰椎間盤(pán)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(jiǎn)單易用，適合中小醫院更適合家庭長(cháng)期白助康復?，F有國內生產(chǎn)的便攜可調式牽引器有手動(dòng)支架牽引和機械牽引，這砦牽引器用人工控制和監視．操作費力、無(wú)法持續較長(cháng)時(shí)間．不直觀(guān)．調節困難，牽引器產(chǎn)生的牽引力難以精確保持，沒(méi)有自動(dòng)監測裝置，給病人和醫務(wù)人員帶來(lái)許多不便．這就需要借助機電理療自動(dòng)化系統。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(shí)施牽引。從而實(shí)現腰脊椎病的物理治療。它的單片機控制系統可以保證牽引治療動(dòng)作的精確量化，牽引治療所需的牽引力、牽引時(shí)間可調整?？删_控制，實(shí)時(shí)顯示，整個(gè)牽引過(guò)程自動(dòng)完成。

2 腰椎牽引儀的硬件實(shí)現

　　儀器完成的主要任務(wù)是：鍵盤(pán)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(dòng)等。牽引力監測與控制是本系統的主要研究目標，也是本系統穩定性和可靠性的根本保證。根據本系統的要求．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為腰椎牽引儀系統硬件組成．系統以AT89C51作為主控MCU，主要包括牽引力采集檢測單元電路、牽引電機調節控制電路、鍵盤(pán)控制與LED顯示單元電路、系統電源電路、報警電路以及牽引裝置。拉力傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過(guò)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(shí)間進(jìn)行判斷，產(chǎn)生驅動(dòng)牽引電機所需要的脈沖信號，調節控制電機及牽引裝置。從而使該儀器工作時(shí)處于牽引運行辛引保持和牽引放松三種狀態(tài)。并實(shí)現對牽引力及牽引時(shí)間的監測顯示。

圖1牽引器硬件電路系統總體框圖

2．2部分硬件電路原理

　　腰椎牽引器采用AT89C51單片機作為系統控制單元，利用其控制能力實(shí)現對牽引力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并通過(guò)LED數碼顯示單元實(shí)現牽引力度監視，并實(shí)現對電機的驅動(dòng)控制。有關(guān)單片機系統的常規單元電路如：鍵盤(pán)設計、外存儲器擴展、模數轉換接口電路的設計與實(shí)現在眾多的實(shí)例開(kāi)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(shí)現腰椎牽引器這一應用新案例的開(kāi)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(shí)現。