一種基于AT89C51的腰椎牽引儀的設計

1 引言

　　醫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，適合中小醫院更適合家庭長期白助康復。現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視．操作費力、無法持續較長時間．不直觀．調節困難，牽引器產生的牽引力難以精確保持，沒有自動監測裝置，給病人和醫務人員帶來許多不便．這就需要借助機電理療自動化系統。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施牽引。從而實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作的精確量化，牽引治療所需的牽引力、牽引時間可調整。可精確控制，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

　　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。并實現對牽引力及牽引時間的監測顯示。

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，利用其控制能力實現對牽引力進行實時檢測并通過LED數碼顯示單元實現牽引力度監視，并實現對電機的驅動控制。有關單片機系統的常規單元電路如：鍵盤設計、外存儲器擴展、模數轉換接口電路的設計與實現在眾多的實例開發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腰椎牽引器這一應用新案例的開發思想。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。