PIC16C54單片機在神經刺激器中的應用
發布時間：2011-1-13 21:55
發布者：designer
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一、概述 生命系統中的神經、肌肉都是可興奮組織，對于外界一定的刺激會發生反應，這種反應表現為神經沖動、肌肉收縮、血管張弛等等。 外周神經刺激器就是用于外科手術麻醉過程中，通過刺激外周神經引起病人的肌肉顫搐來觀察肌松藥效的一種儀器。如果麻醉不深，用刺激器刺激前臂的尺神經，會引起姆指的內收動作；如果麻醉進入深度，則姆指的內收動作就會消失。 外周神經刺激器的刺激脈搏寬是200us，電流強度在10mA--60mA分六檔可調，它具有四種不同的工作方式： （1）單刺激（TWH）。刺激周期為1秒， （2）四次成串刺激（TOF）。刺激周期為15秒， （3）雙重強直刺激（DBS）。刺激周期為15秒，（4）強直刺激后計數（PTC）。頻率為50HZ持續時間5秒，停止3秒后，每秒發出一個單脈沖，共16個。每種工作方式均帶指示，且有輸出強度指示，輸出信號的時間精度由軟件控制。 本文介紹的外周神經刺激器，采用PIC16C54單片機為核心元件，配合單穩態觸發器，運算放大電路和刺激隔離電路等組成刺激系統，以實現刺激器的功能。 二、硬件設計 PIC16C54單片機是一種8位單片機，它個有體積小，功耗低，內部采用高速CMOS工藝，性能強，體密性高，內帶“看門狗”和程序保密位，價格低等特點。 外周神經刺激器硬件的原理框圖如圖1所示。 二、硬件設計 PIC16C54單片機是一種8位單片機，它個有體積小，功耗低，內部采用高速CMOS工藝，性能強，體密性高，內帶“看門狗”和程序保密位，價格低等特點。 外周神經刺激器硬件的原理框圖如圖1所示。 圖1 原理框圖 圖2就是本控制程序的主程序流程 16C54有兩個雙向I/O口線，其中A口作為輸入，用來檢測四種工作方式的按鍵情況，B口中除了RB0作為輸入，用來檢測電流強度控制鍵的按鍵情況外，其余都用作輸出，其中RB2--RB7分別用來控制六檔電流強度指示燈點亮和關閉；RB1用于輸出脈沖信號，該信號經刺激隔離器，耦合到刺激電極上輸出。 16C54的振蕩源有四種，晶體振蕩（XT），低功耗振蕩（LP），高速振蕩（HP）及RC振蕩，我們這里運用的是4M的晶體振蕩。 實時時鐘計數器RTCC和復位端MCLR均接高電平，處于無效狀態，并且也避免了干擾。 三、軟件設計 整個程序設計成“模塊型”。除了主程序外，查詢、點燈、關燈、四種刺激方式、發脈沖等均用子程序編寫。 PIC16C54無硬件中斷，所以對于刺激方式控制鍵和電流強度控制鍵狀態的變化采用軟件查詢方式。 又由于振蕩電路用4M晶體起振，所以對于一般指令的執行周期為1us，而跳轉指令則需要2us，運用這一時間指標，可以編寫出延時程序。 為了提高本控制程序的工作效率，筆者采用延時和查詢相結合的方法，即在一個脈沖周期中，在發指200us寬度的脈沖后的延時段，執行查詢程序，直到延時段結束才中止查詢。 與此同時，指示燈也與脈沖同頻率地點亮和關閉，只是點燈的時間寬度為20ms，所以，查詢延時程序必須在關燈前后分兩段編寫。這樣一來，雖然本程序是采用軟件查詢方式，但執行起來的反應速度很快，效率很高，經臨床應用效果很好。 總之，本程序有一個特點，就是整個程序的編制流程考慮得非常周到。如果一個臨床醫生從來不懂儀器操作，但當他拿到筆者研制的外周神經刺激器后，不看任何說明書，僅從儀器面板上的按鍵說明，就可輕松自如地操作。這也是筆者在編程過程中所努力的方向。 外周神經刺激器刺激模式齊全，脈寬、頻率精度高，工作方式、輸出指示明了，操作簡便，功耗低，結構小七巧，經三級醫院臨床試用，已證明具有很好的效果，能直觀迅速地判斷病人的反應情況，及時指導臨床用藥。 |
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