[摘要]介绍医疗用平衡测量仪设计与实现方案。
本文介绍该平衡测量仪的组成，电路设计原理，ARM单片机与PC机的通信协议，ARM单片机的主要软件模块设计，PC机软件设计及实现，从五个方面全面系统地介绍了医疗用平衡测量仪的设计和实现过程。

　　[关键词] 平衡测量仪 测试平台 信息采集 终端控制
　　
　　医疗用平衡测量仪主要用于对某些有平衡障碍的病人进行平衡功能的评价，根据不同检测结果，判断出被测者的病变部位，临床上做到有的放矢。

　　
　　一、医疗用平衡测量仪器的组成
　　
　　1．测试平台。
通过传感器采集各个传感器的信息，并将采集到的信息，传到信息采集模块。

　　2．信息采集。
主要将传感器传来的模拟信号转化为数字信号，并按照一定的格式将信息传到终端控制模块。

　　3．终端控制。
终端控制模块分析接受到的各种信息，按照协议规定控制各个模块执行相应的工作，要完成的工作包括：接受信息采集模块的信息，并把信息发送到PC机上；接受PC机传来的控制信息，将控制信息按规定协议，实现对测试平台的控制，使测试平台倾斜一定的角度。

　　4．PC机。
处理、显示信息，直观、明确地反映出被测者的身体平衡情况。

　　
　　二、电路设计
　　
　　1．测试平台设计。
测试平台传感器选择NS-TH4系列传感器，该系列传感器采用悬臂剪切结构，具有精度高、防尘好、安装容易、使用方便等特点。
技术指标如下：
　　额定载荷选择50千克，允许过载150%F.S。
测试平台上有六个传感器，根据测试对象，考虑使用该额定载荷的足够。

　　拱桥电压10V，额定输出1.5MV，通过放大电路可设计成0―5V信号输出。
满足信息采集模块的设计要求。

　　测量精度不小于0.03%，即15g，满足测量精度要求。

　　2．信息收集终端控制模块设计。
完成功能包括，完成信息收集、处理、传输。

　　主要是处理器选择，处理器完成六路A/D转换，传输频率40Hz以上，测量精度要求±20g，电路尽可能简单，信息传输接受采用串口与PC机通信，接受PC机控制信息，使测试平台产生倾斜或转动。

　　根据处理器要完成的工作，在此选择LPC2132处理器，该处理器特点：
　　（1）带有一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI―S CP广东深圳专业医疗设备开发工业产品设计中国医疗电子行业人物地图U，处理速度最快为0.9MIPS/MHz。
方便编写程序和调试，很好满足传输速度的要求。

　　（2）较小的封装和极低的功耗使其理想的用于小型系统中，宽范围的串行通信接口。

　　（3）1个10位DAC通道，很好完成A/D转换和精度要求。

　　3．PC机完成的工作。
PC机完成的工作主要有：接受终端控制传来的测试平台各个传感器的数字信号，按照相应的算法得到重心座标值，将不同测试平台状态下，重心座标值分别存储，经过一段时间的测量，得到一组重心座标值，进行相应比较，输出要求值；另一方面PC机发信息给控制终端，控制测试平台状态。
最后PC机综合分析不同状态下重心座标值，给出被测者平衡情况的综合评价。

　　
　　三、ARM单片机与PC机通信协议
　　
　　1．初始化串口时。
设置为8位数据位，1位停止位，无奇偶校验，波特率为9600。

　　2．A/D转换结果，十位精度要求，11个A/D转换时钟。

　　3．转换结果是一个十位的二进制数，按照十次取平均值的算法实现。
存放在两字节中，发送时按照，低字节位先发，高字节位后发的原则，发送转换结果。

　　4．发送格式是：先发送55H、66H、77H，三个验证码，然后紧接着发送转换结果，按照传感器转编号A、B、广东深圳专业医疗仪器器械外观工业产品设计“助阵者”深圳地铁C、D、E、F的顺序，将转换结果按协议第三条，依次连续发送到PC机串口。

　　5．利用定时器定时，每间隔40ms发送一组数据，PC机每间隔40ms采集一次转换结果。

　　6．终端控制模块，接收到开始数据为55H、66H、77H时，将数据传输给PC机；接收到开始数据为55H、66H、88H时，控制采集信息模块开始采集测试平台信息；接收到开始数据为55H、66H、99H时，结束信息采集；当接收到开始数据为55H、66H、44H时，控制测试平台按照指令偏转倾斜。

　　
　　四、AR广东深圳专业医疗器械结构工业产品设计基于ZigBee的养老院医疗监护系统的设计M单片机的主要软件模块设计
　　
　　将操作系统移植到LPC2132,基于操作系统开发平台，编写各个功能模块程序，主要软件模块包括以下几个。

　　模块一、移植：
　　操作系统是一个基础软件平台建立软件开发平台首先需要选择合适的操作系统，在这里作者将uC/OS �CII移植到LPC2132作为系统开发平台。

　　模块二、信号的AD转换：
　　分析AD转换过程中，要完成几项工作，将AD转换分成以下几个任务快去供操作系统调用，首先应启动定时器，并将它的任务优先级设最高，在做好各项准备工作后，首先调用定时器人物模块，启动定时，设置间隔40ms，间隔时间到，则发送一次转换结果。
其次是，在启动定时器后，立即进入AD转换模块。
最后在定时器时间到后，转入发送模式，将转换结果通过串口发送到终端控制块。

　　模块三、终端控制块的实现：
　　终端控制块，也可以分成以下几个任务，由操作系统平台去调用。
第一，同上定时器模块应设置最高优先级，确保PC机能实时采集到测试平台的结果，并将他们存储起来，进行下一步处理。
第二，接收到PC机传来的控制命令后，进行相应的动作。

　　
　　五、PC机软件设计思想及实现
　　
　　PC机设计思想和实现通过四步实现的。
第一步：通过后台程序运行，按照固定的测量平台实现原理算法，即作用力的合力矩在测试平台上为零，这样可以建立作用力失衡性公式，在横轴(X)和纵轴(Y)上，力矩和为零，各个传感器所受力和等于被测者重力G：
　　对X轴广东深圳专业便携超声诊断仪产品设计公司医疗器械说明书不得吹嘘包治根治取力矩：
　　
　　Fa+Fb+Fc+Fd+Fe+Ff=G（3）
　　由此得到重心在X―Y平面上的投影位置为：
　　X= (a * Ff + b * F广东深圳专业医疗产品结构工业产品设计富士施乐推出全新产品设计e + a *Fd �Ca* Fa�Cb * Fb�Ca* Fc)/G
　　Y= (c * Fd + c * Fc�Ca * Fa �Cb * Ff)/G
　　由此方程组及可求出某一时刻被测者的重心坐标。
经过一段时间的测量，求出一组坐标值，将这组坐标值进行存储、分析，在特定的显示屏上，显示要得到的信息。

　　第二步：利用VB编写应用界面，显示信息。
主要包括地显示信息有：（1）重心搬动轨迹。
通过与存储的资料进行比较，判断出被测者的病变部位。
（2）轨迹外周面积、动摇中心偏离（X轴和Y轴）、单位面积轨迹长。

　　第三步：在微机中存储一些资料，一些国际精神学及神经科学的标准，一些专家的研究资广东深圳专业医用产品外壳工业产品设计浅析高层结构设计料和研究成果，以此作为对比参考值，来最终评判被测者各方面的情况，给出评判，结果显示在界面上。

　　第四步：建立病人档案数据库，跟踪治疗。

　　此款平衡测量仪是现代医学、计算机技术和人体生物力学的完美结合，快速分析检查结果。
适用于神经内科、耳鼻喉科、康复医药科、骨科等多科室用，能在很短时间内回收投资。
因此，研究开发次平衡测量仪，具有很大的社会经济效益、发展前景和应用价值。

　　
　　参考文献
　　[1]李驹光，聂雪媛，江泽明，王兆卫．ARM应用系统开发详解[M]．清华大学出版社，2003．
　　[2]周立功．ARM微控制器基础与实战[M]．北京航空航天大学出版社．
　　（作者单位：河南工业贸易职业广东深圳专业医用器械开发工业产品设计漫谈互联网思维下的产品设计学院）