医用护理床自动控制器的制作方法

专利名称：医用护理床自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种用于控制医用护理床运动的自动 控制器。
背景技术：
医用护理床是一种床面板按照人体关节被分成多个模块的床，它包括上身、左右大 臂、左右小臂、左右大腿、左右小腿、左右脚掌等，这些床板的运动是由电机或者液压 缸来驱动，实现各个模块围绕某个轴抬起或下降运动，从而实现病人身体的运动。电机 或控制液压缸方向的电磁阀的控制信号就是由自动控制器发出。通常对床板运动的运动 角度和时间有一定的要求以使病人感到舒适。通常医用护理床控制器，现在已有医用护 理床控制器的相关报道，主要有如下三种情况 一种是采用继电器和开关电路的组合电 路实现，该方法需要护理人员长时间监守，而且运动角度是通过目测实现，精度很低。 一种是采用传统51单片机，该方法在床板模块数目比较多时，对大规模的角度信息的采
集和处理很难达到实时性要求。 一种是采用PLC实现，在床板模块数目增加时，所需要 的I/O资源增多，成本升高，性价比降低。在操作方法上还没有出现采用遥控器通信方
式实现控制的，仅仅通过操作面板的少数按键，控制模块数目少、功能单一、人机界面 单调。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够使用遥控器按键操作方式实现对医 用护理床床板模块数较多时的角度和时间高精度、高实时性的自动控制。本实用新型能 够通过遥控器设定各个床板运动的角度范围、运动时间、间歇时间、运动总时间等参数， 能够存储显示这些参数，并控制各床板在设定的参数下进行运动，对床板状态进行显示。
为此，本实用新型采用如下技术方案
一种医用护理床自动控制器，用于控制多路床板在设定角度和时间参数范围内运动， 包括由第一微处理器、角度信息测量电路、控制信号输出接口电路构成的控制板，所述 角度信息测量电路与第一微处理器的输入接口相连，用于测量各个床板所在的角度信息，
所述第一微处理器通过控制信号输出接口电路输出控制信号；其特征在于，所述医用护
理床自动控制器还包括遥控器，所述遥控器包括第二微处理器以及与其相连的液晶显示器、用于存储每路床板的角度和时间信息的存储器和键盘接口电路，所述的第二微处理 器与第一微处理器之间通过有线或无线通信方式传输数据，用于选择床板的运动模式，
并通过向第二微处理器发送命令来控制各路床板的运动。
作为进一步的实施方式，本实用新型的医疗护理床自动控制器，第一微处理器为 C8051F020单片机，第二微处理器为C8051F005单片机；控制信号输出接口通过包括依 次相连的并行口扩展芯片、光电隔离器件和继电器；液晶显示器为LCM12864。
与现有其他技术相比，本实用新型具有如下优点
1、 操作方便，界面直观友好采用遥控器按键操作实现对床板的控制，提供液晶显
示器显示各项参数，对油泵和键盘状态，各个床板运动方式状态信息以直观的图标进行显示。
2、 可控制的床板模块数多，实时性好。实现了多达19个单元的自动控制，可同时 运动的单元数达3个。
3、 功能多，可扩展性强。可对床板的运动角度和时间进行自动运动控制，可通过按 键调节床板到某个角度后停止运动，实现病人以最佳姿势休息。除了床板运动功能，还 增加了解便后的温水冲洗、烘干以及食品供应等功能。可以扩展更多的被控对象，性价 比高。


图1医疗护理床自动控制器硬件结构组成图。
具体实时方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
参见图1，本实用新型采用CYGNAL公司的C8051F020单片机作为医疗护理床自动控 制器的核心器件，其外围电路由角度信息测量电路、输入输出接口扩展电路、控制信号 输出接口电路组成。通过UART1与遥控器进行通信，接收来自遥控器的命令并进行相关 控制。遥控器以CYGNAL公司的C8051F005作为微控制器，其外围电路由液晶显示接口电 路、存储电路和矩阵键盘接口电路组成。下面分别对各个电路模块进行详细说明。
单片机由于需要对多路床板的角度进行实时测量并做出电机或电磁阀正转或反转 的决策，对单片机的指令执行速度要求较高。本实用新型采用SOC单片机C8051F020是 集成的混合信号片上系统采用概况单片机的主要原因是其CIP-51内核强大的指令处理能 力能够满足实时采集大规模数据的要求，另外，片内集成了1个8路8位，1个8路12 位的ADC， 64KB的Flash存储器，4KB的XRAM和各种总线接口 ，减少扫了外围电路的扩展，增强了控制器工作稳定性和可靠性。
角度信息采集电路角度信息来自角度传感器，该传感器安装在床板的转轴上，与 转轴的运动保持同步。采用单片机片内A/D采集角度，单片机片内带有一个8路8位ADC0 和一个8路12位ADC1,采用内部电压2. 4V作为参考电压，能满足角度精度要求。
控制信号输出接口电路从单片机输出的信号驱动能力有限，因此8255输出的信号 送入SN74LS240，其驱动电流高达150mA，大大增强了单片机的带负载能力。SN74LS240 输出到光电耦合器件，光电耦合器件使单片机与外部强电控制电路隔开，抑制干扰源， 提高了控制器的抗干扰能力，为了实现19个单元的正反转控制，需要进行I/O 口的扩展， 以弥补单片机I/0 口的不足，本实用新型采用并行口扩展芯片8255，用于对多路床板的 正反转控制。
液晶显示接口电路本实用新型的遥控器要对参数和各种状态进行显示，每一屏所 需显示的信息较多，因此液晶显示器选用LCM12864，它是128行64列的点阵液晶模块， 根据所需显示内容和屏幕大小，设计汉字为16*16，图标为16*8。该器件工作电压为5V， 单片机为3. 3V，因此在液晶显示器的数据总线接10K的上拉电阻。
存储器本实用新型对数据保存要求较高，存储在存储器中的数据必须保证在控制 器关机或掉电后数据不丢失，开机后数据能自动装入内存，并能满足频繁读写和长期保 存的要求。根据以上要求，选择Ramtron公司的新一代铁电存储器FM24C64，它完全满足 要求，FM24C64与单片机之间的数据传输的通信协议为I2C总线协议。
键盘接口电路由于按键比较多，为了节省I/0资源，键盘接口电路采用矩阵结构， 用P2口作为行线，P1.5，1.7作为列线，并接10K上拉电阻。
通信接口由于通信距离较短，通信数据较少，因此作为最佳实施方式，本实用新 型直接用片内UART完成通信即可满足系统要求。在实际应用中，遥控器与控制板之间还 可以通过分别采用如红外通信之类的无线通信方式实现数据传输。
在系统软件设计方面，采用结构化、模块化的设计技术，对于控制板，根据其功能 将软件分为主程序、上电后各路床板归位到零度角度的初始化子程序、串口发送子程 序、串口接收中断子程序、定时器O中断服务子程序、角度采集子程序、自动运动处理 子程序、手动运动处理子程序。
对遥控器，根据其功能将软件分为串口发送子程序、串口接收中断服务子程序、键 盘扫描子程序、按键识别子程序、k值处理子程序、I2C读写子程序、I2C中断服务子程 序、液晶屏读、写子程序。
系统抗干扰设计分别从硬件和软件两个方面采取抗干扰措施。
硬件方面通过抑制干扰源(比如在电源输入端口和模拟输入通道增加滤波电路)、切断干扰途径(比如在布线时模拟和数字信号线分开走线，晶振尽可能靠近单片机的晶 振输入引脚，避免高频信号线下方走线)和提高寧感元件(比如在每个IC的电源和地引 脚处加0. luF的滤波电容)的抗干扰能力三方面来提高系统抗干扰能力。
软件抗干扰措施主要有，对于因干扰或掉电引起的控制器复位，可以通过査询单片 机中的特殊功能寄存器RSTSRC来进行故障诊断并做出相应处理。对于一些重要的指令， 为防止被干扰信号修改，可以设计成定时扫描模块，使其在整个程序运行中反复执行。 对于因干扰而使程序进入非指令区域或死循环状态，采用"看门狗"技术，在指令执行 周期内进行喂狗，当程序进入死循环，没能及时喂狗，则产生复位信号，使程序重新执 行。
本控制器的工作过程如下遥控器向控制板发送命令，控制板接收命令后进行解析 并执行。
遥控器的按键功能介绍如下
翻屏按键每一屏对应于医疗护理床的一个模块，翻到每一屏，液晶显示器将当前 屏幕号所对应的床板信息从存储器中读出并显示在液晶屏上，这些参数包括运动低角度、 高角度、运动时间、间歇时间、运动总时间。
低角度增加、减少，高角度增加、减少，运动时间增加、减少，间歇时间增加、减 少，运动总时间增加、减少按键可以对当前显示的屏幕进行参数的修改。
存储按键每按下一次，就把当前屏幕的参数存储到铁电存储器中。
自动命令发送键按下奇数次，遥控器将当前屏的参数发送到控制板，使其执行自 动运动命令同时在显示器上显示一个小手图标作为自动命令开启标志；按下偶数次，则 发送自动运动停止命令。小手图标随即消失，作为自动运动命令结束标志。
油泵开启、关闭按键按下奇数次表示油泵开启，并显示油泵图标作为开启标志。 按下偶数次时关闭油泵，油泵图标也消失，作为油泵关闭指示。
所键组合按键奇数次按顺序按下两个组合键，键盘被锁定，并在液晶屏上显示锁 头图标。偶数次按顺序按下两个组合键，键盘解锁，锁头随即消失，表示开锁状态。手 动向上、向下命令按键，在油泵开启时，按下手动向上或向下按键，将向控制板发送命 令，控制对应床板作向上或者向下的运动，直到该按键抬起，则执行停止命令。
权利要求1. 一种医用护理床自动控制器，用于控制多路床板在设定角度和时间参数范围内运动，包括由第一微处理器、角度信息测量电路、控制信号输出接口电路构成的控制板，所述角度信息测量电路与第一微处理器的输入接口相连，用于测量各个床板所在的角度信息，所述第一微处理器通过控制信号输出接口电路输出控制信号；其特征在于，所述医用护理床自动控制器还包括遥控器，所述遥控器包括第二微处理器以及与其相连的液晶显示器、用于存储每路床板的角度和时间信息的存储器和键盘接口电路，所述的第二微处理器与第一微处理器之间通过有线或无线通信方式传输数据，用于选择床板的运动模式，并通过向第二微处理器发送命令来控制各路床板的运动。
2. 根据权利要求1所述的医用护理床自动控制器，其特征在于，所述控制板上的第一微 处理器为C8051F020单片机。
3. 根据权利要求1所述的医用护理床自动控制器，其特征在于，所述遥控器上的第二微 处理器为C8051F005单片机。
4. 根据权利要求1所述的医用护理床自动控制器，其特征在于，所述控制信号输出接口 通过包括依次相连的并行口扩展芯片、光电隔离器件和继电器。
5. 根据权利要求1所述的医用护理床自动控制器，其特征在于，所述遥控器中的液晶显 示器为LCM12864。
专利摘要本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种用于控制多路床板在设定角度和时间参数范围内运动的医疗护理床自动控制器，包括由第一微处理器、角度信息测量电路、控制信号输出接口电路构成的控制板，所述角度信息测量电路与第一微处理器的输入接口相连，用于测量各个床板所在的角度信息，所述第一微处理器通过控制信号输出接口电路输出控制信号；所述医疗护理床自动控制器还包括遥控器，所述遥控器包括第二微处理器以及与其相连的液晶显示器、用于存储每路床板的角度和时间信息的存储器和键盘接口电路。本实用新型能够实现对医疗护理床床板模块数较多时的角度和时间高精度、高实时性的自动控制。
文档编号A61G7/002GK201230940SQ20082007390
公开日2009年5月6日 申请日期2008年2月25日 优先权日2008年2月25日
发明者吕长青, 姚银花, 王金海, 羽 郑 申请人:天津工业大学