作者 陈香 叶露林 朱麟 江苏信息工作技能学院(江苏 无锡 214153)
陈香(1989-)，女，硕士，研讨方向：单片机及数据处理。
摘要：研发一种柜机推车式医用膀胱神经和肌肉电影响仪。该医治仪选用STM32系列芯片作为体系的操控中心，发生一组契合人体生理学的仿真生物波，对膀胱神经和肌肉进行影响，终究到达缓解和医治尿失禁、膀胱剩余尿和尿潴留等疾病的意图。与已有的同类仪器比较，该医治仪具有形式多样、外观精巧、操作便利以及本钱低一级特色，能够满意不同患者的需求。
0 导言
作为内分泌科的一类常见疾病，膀胱类的疾病首要表现为剩余尿增多、尿潴留及尿失禁等。膀胱类的发病原因各不相同，如日子不规矩、酗酒、脊髓神经受压迫或损害、药物的副作用以及产后康复欠安等，若不及时医治，则或许引发上尿路感染，然后引起全身性感染和肾功用衰竭而导致患者逝世[1]。传统的医治办法能够经过手术植入影响仪或许插导尿管，但手术中患者需求接受巨大的苦楚，而且术后的日子受到限制，日子质量下降。
跟着信息技能的开展，医疗设备被广泛使用到临床和医治中，膀胱神经和肌肉电影响仪也因需而生。该医治仪运用嵌入式体系低本钱、低功耗、高功能等特色，发生一组仿真生物波，经过扩大和安稳后，以低频的方法多方位地影响膀胱，使其发生缓慢的缩短和蔓延运动，然后协助患者训练膀胱及括约肌功用[2]，完结减缓苦楚和医治的意图。
1 医治仪硬件规划
膀胱神经和肌肉电影响仪要完结仿真生物波的发生和两路输出波形参数调理两大首要功用。针对两个功用需求进行硬件的操控体系规划和外围电路的规划。
1.1 医治仪硬件构成
膀胱神经和肌肉电影响仪的硬件体系首要由电源转化模块、操控体系、接触屏和按钮、信号阻隔扩大模块以及继电器操控输出模块组成，如图1所示。当接入220 V沟通电压后，经过AC适配器将电压转化成直流电压，并经过电源转化模块将电压分红3路，别离给后边的模块供给安稳的3.3 V、5 V和12 V电压。嵌入式体系选用STM32[3-4]作为中心操控体系，首要用于仿真生物波的发生、接触屏的通讯、参数的设置和飞梭按钮的规划。接触屏为用户供给参数设置的可视化界面操作简略易上手，飞梭按钮作为接触屏失灵时的备用参数设置操作。信号阻隔将操控体系发生的波形进行两路分流并别离送至对应的波形扩大模块进行扩大。继电器模块依据设置的参数操控波形的持续时刻以及不必形式电极信号输出。
1.2 医治仪操控体系规划
膀胱神经和肌肉电影响仪的操控体系是整个硬件体系的中心部分，选用STM32F100系列芯片的强壮功用来完结硬件编程，终究完结医治仪参数设置和医治，其操控体系的功用阐明如图2。
膀胱神经和肌肉电影响仪的操控体系需求完结以下功用：仿真生物波的发生及频率起伏的可调、医治形式挑选、体系与接触屏参数的通讯、医治中时刻的设置和飞梭按钮的功用，并合作外围电路使得电极中的波形具有医治的作用。
仿真生物波是有着特定规矩的波形，需求电压依照其线性的规矩进行幅值放缩和调理单个完好波形的频率，该波形由引脚PA4选用TIM/CAD/DMA[3,5]相结合的方法来发生，其间CAD担任调理幅值，TIM担任调理频率，再结合外围电路对波形进行分流和线性不失真的扩大。飞梭按钮由引脚PB12、PB13、PB14的外部中止完结，别离对应正转、回转和按下三个状况。接触屏与操控体系之间选用MAX232的方法进行通讯，将界面设置的参数和状况传输给体系后进行相应的功用完结。定时器功用首要用于医治时刻和持续时刻的操控。形式挑选由引脚PA1和引脚PA2的I/O功用完结，其输出电压操控外围电路继电器的翻开和闭合，别离命名为JK1和JK2，不同形式与两个引脚逻辑值之间的联系见表1。
1.3 仿真波形的发生
膀胱神经和肌肉电影响仪首要是运用嵌入式体系的操控技能发生可控的有规矩的仿真模仿生物电波来影响膀胱壁的逼尿肌，时期有节奏地缓慢舒缩，康复逼尿肌的缩短回忆，促进损坏神经的修正，协助康复逼尿肌的缩短功用。
膀胱神经和肌肉电影响仪的仿真波形由两组仿真生物波的数值组成，其值规模为0~4095，每组数据包括1200个数值，将其当作两个数组sbit[1200]和sbit_1[1200]，数据量较大。为了进步数据传输速度，一起减轻CPU的担负，选用DMA(直接存储器存取)进行快速的数据传送。为了确保在任何医治频率下都能输出完好的仿真波形，还需求结合医治频率可调的最大数值来核算DAC每次写入数据的频率，经过TIM来驱动DAC的节奏，频率与TIM需求配备的参数之间的联系为式(1)：
(1)
其间，
医治频率max为已知的最大医治频率值，SYSCLK为体系时钟，PreScaler为时钟分频数，Period为计数器值，由式(1)能够核算出需求配备参数的数值。
2 医治仪的软件规划
膀胱神经和肌肉电影响仪选用的显现屏为接触屏[6]，加上体系规划中的飞梭按钮，能够经过两种方法进行输出波形的调理和时刻等参数的设置。既能够让用户依据自己的喜爱挑选参数设置方法，又确保了体系运转的安稳性和可靠性。
2.1 接触屏及飞梭按钮
膀胱神经和肌肉电影响仪配备带有接触屏的LCD显现屏，可支撑图形人机界面。医治仪显现屏界面依据VisualTFT图形界面软件进行规划，人机界面架构图如图3所示，有三个子界面，别离为欢迎界面、挑选界面和主控界面。其间欢迎界面显现该医治仪的称号、类型、公司以及版本号的相关信息;挑选界面首要挑选不同的医治形式：同步医治和异步医治;主控界面分为参数设置和启停操控两个部分，其间参数设置包括医治时刻、医治频率、持续时刻和医治强度四个参数，启停操控可进行医治仪的开端医治、暂停医治、中止和回来四种状况的切换。
当医治仪的接触屏失灵或许习气旋钮操作者，按一下按键启用飞梭按钮进行操作。飞梭按钮选用旋转编码开关[7]进行规划，经过旋转编码开关的左旋和右旋别离完结屏幕上参数和不同形式间的跳转挑选和参数数值的设置，旋转编码开关按下来到达承认参数修正以及医治仪启停状况的操控，进步了体系全体的安稳性和可靠性。
2.2 医治仪全体流程
膀胱神经和肌肉电影响仪从上电开端到一个医治完毕，参数设定都必须遵从着特定的规矩，避免在医治过程中给患者带来不适，乃至加剧苦楚，医治中一共有四个启停操控状况决议当时参数能否设置和修正，主控界面上由两个接触按键“开端医治”和“回来”进行切换操控，“开端医治”和“暂停医治”替换切换，“中止”和“回来”替换切换，医治中、暂停医治和未医治(完毕医治和医治前)三种不同状况的界面显现和相互之间的转化操控以及与参数设置的联系如图4所示。
膀胱神经和肌肉电影响仪能够设置的参数有四个，其间医治时刻是医治仪发生波形输出电极信号的总时刻，只能在医治前进行设置;医治频率和持续时刻用来操控发生波形的频率和保持时刻，能够在医治的任何状况进行调整;医治强度操控波形输出的幅值，即电压的巨细，为避免开端的电压太大给患者带来不适，该参数只要在医治开端后才能够调理，暂停或中止医治时该参数值马上清零，每次调理都是从0开端而且要缓慢地递加;医治仪主动完毕也会回到未医治的状况。
3 医治仪的软硬件测验
膀胱神经和肌肉电影响仪选用STM32系列芯片作为中心操控体系，并结合接触屏或许飞梭按钮经过MAX232的串口传输参数来操控电极片波形输出的频率、幅值、持续时刻等。每台医治仪在进行拼装构成一个完好的产品时，需求结合医治仪的技能参数和运用阐明，别离对体系进行了硬件测验和软件测验，确保仪器全体功能的安稳性和可靠性，为临床运用供给安全可靠的医治作用。
3.1 硬件测验
膀胱神经和肌肉电影响仪选用PCB规划制造电路板，测验遵从先强电后弱电、电压由高到低、规模以MCU为中心由小到大向外扩展的准则[8]。首要测验各模块电源体系，然后测验中心操控体系，然后测验串口、飞梭按钮、接触屏等接口和外设。万用表和示波器是进行硬件测验的必备东西，万用表首要用来测验各模块电压是否正常，示波器首要用来测验仿真生物波的输出是否跟强度参数值成线性联系。
输出波形的幅值与强度成线性之后，需求对电路的扩大模块进行调试，经过调理电位器使得扩大后的模块出现最大线性不失真的状况。
3.2 软件测验
依据经过测验的医治仪电路板，在Visual TFT中进行控件挑选和界面规划后下载至接触屏，经过串口通讯将接触屏上修正的参数传输给操控体系进行波形频率、幅值、持续时刻的实时调理。不论在何时修正参数，体系都需求及时呼应并输出波形。
4 定论
该柜机推车式膀胱神经和肌肉电影响仪选用STM32F100系列作为中心操控芯片，经过串口与接触屏进行数据的传输和反应，结合外围的波形扩大电路、继电器操控电路、电源模块以及飞梭按钮等，发生契合人体仿真学的生物波并结合参数进行相应强度(幅值)、频率以及持续时刻的调理，然后到达对人体膀胱神经的影响，协助患者顺畅排尿，减轻患者的苦楚，在临床上具有杰出的效果。
参考文献：
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[4]黄智伟,王兵,朱卫华.STM32F 32位ARM微操控器使用规划与实践[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2014.
[5]刘先昆,潘红兵,纪圣谋,等.依据单片机体系选用DMA块传输方法完结高速数据收集[J].电子技能使用,2000(7):7-8.
[6]张贵杰.依据STM32的医用控温毯操控体系的规划[D].大连理工大学.2015.
[7]陈仨珂.带按键的旋转编码开关在单片机体系中的使用[J].机电工程技能,2012(41)115-117.
[8]叶涛,李艳,朱学峰,等.依据嵌入式体系的膀胱肿瘤热灌注医治仪[J].华南理工大学学报(自然科学版),2010(40)：131-136.
本文来源于《电子产品世界》2018年第5期第46页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
