人体穴位识别与考试系统的制作方法

专利名称：人体穴位识别与考试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于中医学针灸教学的人体穴位识别与考试系统。
技术背景针灸铜人是中国古代供针灸教学用的青铜浇铸而成的人体经络腧穴模型。 始于北宋天圣年间，明清及现代均有制作，是经络腧穴教学不可缺少的教具。北宋针灸铜人为北宋天圣五年(1027 )宋仁宗诏命翰林医官王惟一所制造， 它的高度跟成年男子一般，外壳可以拆卸，胸腹腔也能够打开，可以看见腹腔 内的五脏六腑，位置、形态、大小比例都基本准确，在铜人身体表面刻着人体 十四条经络循行路线，各条经络之穴位名称都详细标注，都严格按照人体的实 际比例。针灸铜人的制成，使经穴教学更为标准化、形象化、直观化，很快针 灸铜人就成为针灸教学的模型，对于指导学生学习针灸经络穴位非常实用。有了针灸铜人，学生在进行针灸考试时，通过针灸铜人进行实际操作的考 查，也能使学生的学习水平得到更真实的体现。铜人扎针考试的方法非常科学， 考试前会将铜人的表面涂上蜡，用来遮盖铜人上预先刻好的穴位、经络说明， 穴位上的针孔也被黄蜡堵塞，铜人体腔内还要注入水银或水。学生考试时，根 据考官的出题，用针扎向铜人的穴位，如果针刺的部位不准确，针就不能扎进 铜人体内；如果取穴正确，正好扎在被堵上的铜人穴位点，那么针很快就能刺 进去，并刺到体腔内，这样拔针之后，水银或水就会从针孔中射出。学生对于 穴位掌握得是否准确，可以非常明显地考查出来，而且标准统一，对于针灸教 学是一个极大的促进。对于人体经络穴位演示装置或现代铜人模型的研究，已经有很多人做了这 方面的工作。经检索得知中国专利公开号CN 1858822，
公开日2006年11月8，申请号 200610013849. 8。公开了一种现代针灸铜人-经穴学训练考核系统及其控制方法， 该系统是由穴位上设有按键且外表面覆盖有模拟皮肤的人体模型、模型驱动装 置、普通的PC机及多々某体显示装置结合而成，仅能利用该系统判断出训练或考 核时学生的操作是否正确。但这种方式不能够判别答题者是否为一次完成了点 穴测试，可能导致答题者多次探测才正确点穴，系统并不能判断出。这种系统 为电线连接，极大地限制了这种系统的使用范围，而且它只有一个显示器终端， 不适于教学与考试。中国专利公开号CN 1.648965,
公开日2005年8月3，申请号200410010904. 9 公开了一种小儿推拿穴位数字化模型。对小儿形体穴位建立了比较直观的现代铜人数字模型。由小儿穴位模型，感应接收器，计算机处理系统，终端显示器组成。感应接收器安裝在穴位上，并同计算机处理系统连接。计算机处理系统 连接终端显示器。但该模型不适用于成人，只具有局部代表性，感应器与计算 机处理系统直接连接，终端显示不方便隔离，手工操作粗糙，不适用于考试。 发明内容本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种同时实 现经络腧穴教学识别与经络腧穴教学考试功能的人体穴位识别与考试系统。克 服传统铜人操作过程复杂的问题，减少人为主观判断因素的作用，使人体穴位 识别与考试系统既能实现远程教学又使经络腧穴教学识别、经络腧穴教学考试 评价的更客观、公正、有效。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。人体穴位识别 与考试系统在现有技术的基础上增加了人机交互界面部分和穴位信息采集部 分，人机交互界面部分和穴位信息采集部分之间为无线传输连接。所述的人机交互界面部分包括一台安装了利用VB语言编制的人体穴位识 别与考试的计算机程序的采用两台显示器的计算机、ZigbeeCC2430主;^莫块与型 号为T39620的陶瓷天线，计算机与ZigbeeCC2430主模块之间为串口线连接， ZigbeeCC2430主模块与陶瓷天线之间电线连接。所述的穴位信息采集部分由分立的5个控制单元和穴位#:测笔组成。每个 控制单元包括一个ZigbeeCC2430从模块、AT89S51单片机、嵌在人体模型穴位 上的开关所组成的键盘阵列与型号为T39620的陶瓷天线。AT89S51单片机与由 开关所组成的键盘阵列为电线连接，AT89S51单片机与ZigbeeCC2430从模块之 间为串口线连接，型号为T39620的陶瓷天线和ZigbeeCC2430从模块电线连接； 穴位探测笔可与任意一个控制单元中的AT89S51单片机电线连接。技术方案中所述的5个控制单元具体称为头部控制单元、胳膊控制单元、 胸部控制单元、腿部控制单元与腰部控制单元，每个控制单元包括的键盘阵列 是头部键盘阵列、胳膊键盘阵列、胸部键盘阵列、腿部键盘阵列与腰部键盘阵 列。每个键盘阵列是由Kl至K128个开关按16行与8列的形式布置，每个开关 根据其所处的行与列的位置予以编码；所述的计算机与ZigbeeCC2430主模块之 间为串口线连接是指ZigbeeCC2430主;^莫块上的PO. 2脚与PO. 3脚通过串口线与 计算机的主机连接；所述的ZigbeeCC2430主模块与陶瓷天线之间电线连接是指 ZigbeeCC2430主才莫块上的RE—N、TXRX—SWITCH与RE—P脚与4妄收由ZigbeeCC2430 从^^莫块发送的数据信息的型号为T39620的陶瓷天线电线连接；所述的AT89S51 单片机与ZigbeeCC2430从模块之间为串口线连接是指ZigbeeCC2430从才莫块上 的PO. 2脚与AT89S51单片机的RXD脚连接，ZigbeeCC2430从模块上的PO. 3脚 与AT89S51单片机的TXD脚连接；所述的型号为T39620的陶瓷天线和ZigbeeCC2430从才莫块电线连4妄是指ZigbeeCC2430从才莫块上的RE—N 、 TXRX-SWITCH与RE —P脚与接收由ZigbeeCC2430主模块发送的数据信息的型号 为T39620的陶乾天线电线连接；所述的穴位探测笔可与任意一个控制单元中的 AT89S51单片机电线连接是指穴位探测笔上的开关的一端与AT89S51单片机的 INTO脚电线连接，穴位探测笔上的开关的另 一端接地；所述的计算机采用方便 于考官与考生的隔离并减少人为评价作用的两台显示器是通过分频器连接到计 算机的主机上；所述的嵌在人体模型穴位上的开关的表面与其所处位置的人体 模型部分高低一致，人体模型的表面覆盖有视觉与触觉直观的人工皮肤。 与现有技术相比本发明的有益效果是1. 人体穴位识别与考试系统采用无线传输的方式传输开关的信息量。 ZigbeeCC2430通常的传输距离为100米至150米。这种无线传输方式减少了距 离对系统的限制，既可减少电线布线的麻烦和电线因距离增大的消耗，又可减 少因有线带来的移动人体穴位识別与考试系统的不便。2. 人体穴位识别与考试系统釆用的ZigbeeCC2430模块是属于ZigBee系列 产品之一。ZigBee技术采用IEEE802. 15. 4标准，利用全球共用的公共频率2. 4 GHz，应用于监视、控制网络，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、 传输距离远等优势，是替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。系 统采用的ZigbeeCC243(H莫块具有高性能和低功耗的8051 ^敬控制器核，集成符 合IEEE802. 15. 4标准的2. 4GHz的RF无线电收发才几、外部的中断唤醒系统、优 良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性，在休眠模式时仅产生0. 9(iA的流耗， 在待机模式时产生少于0. 6pA的流耗。较宽的电压范围(2. 0 ~ 3. 6V)，集成AES 安全协议处理器，可实现短程无线通信。3. 人体穴位识别与考试系统采用双显示器，学生和老师可分别观看不同显 示器。既有利于教学，老师可方便地讲解每个穴位的位置及作用，又可以在考 试中方便学生和老师的隔离，减少人为主观因素评价作用的干扰。4. 人体穴位识别与考试系统采用穴位探测笔，当穴位4笨测笔按下时系统可 从穴位探测笔的状态判断出学生进行了一次点穴答题，这种方式可防止学生多 次试探，最终找到穴位位置的现象发生。5人体穴位识别与考试系统采用的人体模型表面附有一层人工皮肤，在外 观上并不能看到人体模型的穴位，并且这种人工皮肤的厚度适中，有视觉与触 觉直观的的感觉，触动皮肤可以带动开关，这种设计创造一种学生在和患者直 面接触的环境中学习及考试。6.人体穴位识别与考试系统采用的16 x 8键盘阵列信息按照行与列以及标 识的编码方式予以相应编码，其作用在于确定键盘阵列中是否有键(开关)被 按下，并判断具体是哪个键被按下。7.人体穴位识别与考试系统准确的给出人体365个标准穴位的具体位置， 使之更形象、直观。改善了中医针灸教学手段，减少了传统铜人所需要的成 本。无需重复灌水或水^l艮并涂蜡。


下面结合附图对本发明作进一步的说明图1是人体穴位识别与考试系统的结构原理示意框图；图2是人体穴位识别与考试系统中穴位信息釆集部分中任一个控制单元中 的AT89S51单片机与嵌在人体模型穴位上的开关所组成的键盘阵列连接关系的 电^各原理图；图3是人体穴位识别与考试系统中人机交互界面部分中向各控制单元发送 与接收数据信息的ZigbeeCC2430主^t块的电路原理图；图4是人体穴位识别与考试系统中任一个控制单元中ZigbeeCC2430从才莫 块、发送开关信号的穴位探测笔与AT89S51单片机连接关系的电路原理图；图中Cl至ClO.电容，R1至R3.电阻，XTAL1至XTAL3.晶体振荡器，JK1. 电阻排，K2.电阻排，K1至K129.按键开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述人体穴位识别与考试系统主要用于医学类院校的教学上，用于培训学生对 穴位的认识、并可测试学生对针灸穴位的掌握情况。比如，学4交可以利用本系 统的学习模式进行教学，学生可以通过系统对穴位的说明能够学习到每个穴位 的位置及其作用。学校也可以通过本系统的考试模式对学生掌握穴位位置的情 况进行检验。参阅图1,人体穴位识别与考试系统主要包括人机交互界面部分和穴位信 息采集部分。人机交互界面部分包括一台安装了利用VB语言编制的控制界面的 计算机程序及安装有两台显示器的计算机、 一个ZigbeeCC2430主模块与一个型 号为T39620的陶瓷天线。计算机的串行接口与ZigbeeCC2430主才莫块通过串口 线连接，ZigbeeCC2430主模块与陶瓷天线之间电线连接。具体地说， ZigbeeCC2430主模块上的RE—N、 TXRX-SWITCH与RE_P脚安装有将计算机的数 据信息传递给ZigbeeCC2430从模块的型号为T39620的陶瓷天线，可实现无线 通信的功能。ZigbeeCC2430主模块上的PO. 2脚与PO. 3脚通过串口线与计算机 的主机连接。人机交互界面部分是发明人自行设计的很有实质性特点的一个计 算机应用程序，将它装入一个与ZigbeeCC2430主模块连接的计算机里，就可以 通过操纵利用VB语言编制的控制界面在两台显示器上分别显示使用者所点穴 位是否正确。所以准确地说，人机交互界面部分的关键是一个利用VB语言编制 控制界面的计算机应用程序。所述的穴位信息采集部分由分立的五个控制单元和穴位探测笔组成。每个控制单元包括一个ZigbeeCC2430从模块、AT89S51单片机、嵌在人体模型穴位 上的开关所组成的键盘阵列与型号为T39620的陶瓷天线。AT89S51单片机与由 开关所组成的键盘阵列为电线连接，AT89S51单片机与ZigbeeCC2430从模块之 间为串口线连接，型号为T39620的陶乾天线和ZigbeeCC2430从模块电线连接； 穴位探测笔可与任意一个控制单元中的AT89S51单片机电线连接。所述的5个 控制单元具体称为头部控制单元、胳膊控制单元、胸部控制单元、腿部控制单 元与腰部控制单元，每个控制单元包括的键盘阵列是头部键盘阵列、胳膊键盘 阵列、胸部键盘阵列、腿部键盘阵列与腰部键盘阵列。每个键盘阵列是由K1至 K128个开关按16行与8列的形式布置，每个开关根据其所处的行与列的位置 予以编码。ZigbeeCC2430从模块是增强型的Zigbee模块，集成了符合Zigbee 协议标准的射频收发器和微处理器，它具有通讯距离远、设备省电、设备低廉、 抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。更具体的说，ZigbeeCC2430从^^莫块上 的PO. 2脚与AT89S51单片机的RXD脚连接，ZigbeeCC2430从模块上的PO. 3脚 与AT89S51单片机的TXD脚连接；头部控制单元、胳膊控制单元、胸部控制单 元、腿部控制单元与腰部控制单元中的ZigbeeCC2430从才莫块上的RE-N、 TXRX-SWITCH与RE_P脚安装有接受ZigbeeCC2430主模块发出的信息的型号为 T39620的陶瓷天线，可实现无线通信的功能。穴位探测笔为一开关式"^笨测笔。 穴位探测笔上的开关的一端与AT89S51单片机的INTO脚电线连接，穴位:探测笔 上的开关的另一端接地。AT89S51单片机根据穴位探测笔中断将这一特定信息 与某个控制单元的16x8键盘阵列的键盘阵列扫描的数据一同通过串口线传送 给ZigbeeCC2430从模块。16 x 8键盘阵列信息是按照行与列的位置标识的编码 方式予以相应编码，其作用在于确定键盘阵列中是否有键(开关)被按下，并 判断具体是哪个键(开关)被按下。参阅图2，在每个控制单元中，电阻排JK1的1至8脚与16 x 8的键盘阵 列的前8行以并联的形式与AT89S51单片机PO 口的8个脚(PO. 0、 PO. 1、 PO. 2、 PO. 3、 PO. 4、 PO. 5、 PO. 6、 PO. 7)相连接。电阻排JK2的1至8脚与16 x 8的 键盘阵列的后8行以并联的形式与AT89S51单片机的P2 口的8个脚(P2. 0、P2. 1、 P2.2、 P2. 3、 P2. 4、 P2, 5、 P2. 6、 P2. 7 )相连才妄。AT89S51单片机的PI 口的8 个脚(PI. 0、 PI. 1、 PI. 2、 PI. 3、 PI. 4、 PI. 5、 PI. 6、 PI. 7 )分别与16 x 8的 键盘阵列的8列连接。电阻排JK1， JK2起到上拉电阻的作用。PO口， Pl口， P2 口的作用是不断进行键盘阵列扫描，将键盘阵列的按键(开关)信息读入到 AT89S51单片机。AT89S51单片机的XI、 X2脚分别连接电容CI与电容C2的一 端，电容的规格可根据电^^求的不同进行选择，并在其两引脚间连接晶体振 荡器XTALl,电容C1与电容C2的另一端接地。AT89S51单片机的RESET脚同时与电阻R1、电容C3与电容C4的一端连接，电阻R1的另一端接地，电容C3与 电容C4的另一端同时与5V电源相连4妄。参阅图3, ZigbeeCC2430主才莫块上的AVD0、 DVDO、 AVDO — DREG、 AVDO _ SOC 及AVDO-PREG脚与电压为2. 0V-3. 6V的电源相连接，保证芯片的正常工作； ZigbeeCC2430主模块上的P2. 3与P2. 4脚分别连接电容C5与电容C6的一端， 电容的规格可根据电^^求的不同进行选择，并在其两引脚间连接晶体振荡器 XTAL2,电容C5与电容C6的另一端接地，实现整个系统时钟统一；ZigbeeCC2430 主才莫块上的AVDO-GUARD、 DVD0—ADC、 AVDO-ADC、 AVD0-F2、 AVD0—RF2、 AVD0—SW、 AVD0-RF1、 AVD0—PRE、 AVD0—VC0、 VCC—GUARD、 AVD0—CHP、 AVDO—IF1及PREG—0UT 脚与电容C8的一端相连接，电容C8另一端与地相连接；ZigbeeCC2430主模块 上的RE—AS2脚与电阻R3的一端相连接，电阻R3的另一端与地相连接； ZigbeeCC2430主模块上的RF—AS1与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端 与地相连接；ZigbeeCC2430主模块上的DCCUPL脚与电容C7的一端相连接，电 容C7的另一端与地相连；ZigbeeCC2430主模块上的X0SC_01、 XOSC — 02脚分 别和电容C9与电容C10的一端相连接，并在其两引脚之间连接晶体振荡器 XTAL3，电容C9与电容C10的另一端接地；ZigbeeCC2430主才莫块上的 RE—N,TXRX-SWITCH,RE-P脚与型号为T39620的陶资天线连接；这些连接线^各保 证了 ZigbeeCC2430主模块的正常运行。参阅图4,穴位探测笔为一开关式探测笔，穴位探测笔中的按键开关K129 一端与AT89S51单片机的INTO脚连接，另一端4妄地。ZigbeeCC2430 /人才莫块的 PO. 2脚与AT89S51单片机的RXD脚连接，ZigbeeCC2430从模块的PO. 3脚与 AT89S51单片机的TXD脚连接。ZigbeeCC2430从沖莫块与AT89S51单片机通过这 种连接进行串行通信。将读入到AT89S51单片才几的数据量读入到ZigbeeCC2430 从模块。ZigbeeCC2430从模块将接收到的数据量以无线的方式向人机交互界面 部分中的计算机传输出去。AT89S51单片机的XI、 X2脚分别连接电容Cl与电 容C2的一端，电容的规格可根据电路要求的不同进行选择，并在其两引脚间连 接晶体振荡器XTAL1,电容C1与电容C2的另一端接地；AT89S51单片机的RESET 脚同时与电阻R1、电容C3与电容C4的一端连"^妻，电阻Rl的另一端^l妄地，电 容C3与电容C4的另一端同时与5V电源相连接，保证了 AT89S51的正常运行。人机交互界面部分中所述的计算机是采用两台显示器，这两台显示器是通 过分频器连接到计算机的主机上的。方便了教师与考生远距离的教学与考核， 并减少人为评价作用的干扰。穴位信息采集部分中所述的嵌在人体模型穴位上的开关的表面与其所处 位置周围的人体模型部分高低一致，不能造成人为的高低上的误差，直接明显 地告诉学生，让学生不用动恼就知道什么穴位在什么位置，影响教学的质量。人体模型的表面附盖有视觉与触觉比较直观的人工皮肤，触动皮肤可以带动开 关，尽量营造一种使学生在直接面对患者的氛围中进行学习及考试。人体穴位识别与考试系统的工作原理人体穴位识别与考试系统的穴位信息采集部分中由穴位开关所组成的键盘 阵列，是按照开关所处行与列的位置标识的编码方式予以相应的编码。当穴位 4笨测笔中的开关按键被按下时，中断量送入AT89S51单片机的INTO脚，AT89S51 单片机进行中断响应，通过键盘阵列进行扫描，读入相应的编码信息，并将键 盘阵列按下的数据通过串行接口传递给ZigbeeCC2430从模块。被按下的键盘阵 列所属控制单元的ZigbeeCC2430从模块以无线传输的方式将数据信息发出。人 机交互界面部分的ZigbeeCC2430主模块接收到数据信息后从串行接口传送给 PC机，使用者可通过PC机的两台显示器的用户界面上可分别观察到所点穴位 是否正确，并以文字、图形及声音的方式表示出来。
权利要求
1.一种人体穴位识别与考试系统，包括有人体模型与在其表面覆盖的人工皮肤，其特征在于，它增加了人机交互界面部分和穴位信息采集部分，人机交互界面部分和穴位信息采集部分之间为无线传输连接；所述的人机交互界面部分包括一台安装了利用VB语言编制的人体穴位识别与考试的计算机程序的采用两台显示器的计算机、ZigbeeCC2430主模块与型号为T39620的陶瓷天线，计算机与ZigbeeCC2430主模块之间为串口线连接，ZigbeeCC2430主模块与陶瓷天线之间电线连接；所述的穴位信息采集部分由分立的5个控制单元和穴位探测笔组成；每个控制单元包括一个ZigbeeCC2430从模块、AT89S51单片机、嵌在人体模型穴位上的开关所组成的键盘阵列与型号为T39620的陶瓷天线，AT89S51单片机与由开关所组成的键盘阵列为电线连接，AT89S51单片机与ZigbeeCC2430从模块之间为串口线连接，型号为T39620的陶瓷天线和ZigbeeCC2430从模块电线连接；穴位探测笔可与任意一个控制单元中的AT89S51单片机电线连接。
2. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 5个控制单元具体称为头部控制单元、胳膊控制单元、胸部控制单元、腿部控 制单元与腰部控制单元，每个控制单元包括的键盘阵列是头部键盘阵列、胳膊 键盘阵列、胸部键盘阵列、腿部键盘阵列与腰部键盘阵列；每个键盘阵列是由 Kl至K128个开关按16行与8列的形式布置，每个开关根据其所处的行与列的 位置予以编码。
3. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 计算机与ZigbeeCC2430主模块之间为串口线连接是指ZigbeeCC2430主模块上 的PO. 2脚与PO. 3脚通过串口线与计算机的主机连接。
4. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 ZigbeeCC2430主模块与陶资天线之间电线连接是指ZigbeeCC2430主模块上的 RE-N、 TXRX-SWITCH与RE_P脚与接收由ZigbeeCC2430从模块发送的数据信息 的型号为T39620的陶瓷天线电线连接。
5. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 AT89S51单片机与ZigbeeCC2430 /人才莫块之间为串口线连接是指ZigbeeCC2430 从模块上的PO. 2脚与AT89S51单片机的RXD脚连接，ZigbeeCC2430从模块上 的PO. 3脚与AT89S51单片机的TXD脚连接。
6. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 型号为T39620的陶资天线和ZigbeeCC2430从才莫块电线连4妄是指ZigbeeCC2430 从才莫块上的RE_N、 TXRX—SWITCH与RE—P脚与接收由ZigbeeCC2430主才莫块发送 的凄t据信息的型号为T39620的陶瓷天线电线连"f妄。
7. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的穴位探测笔可与任意一个控制单元中的AT89S51单片机电线连接是指穴位探测 笔上的开关的一端与AT89S51单片机的INTO脚电线连接，穴位探测笔上的开关 的另一端接地。
8. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 计算机采用方便于考官与考生的隔离并减少人为评价作用的两台显示器是通过 分频器连接到计算机的主机上。
9. 按照权利要求1所述的人体穴位识别与考试系统，其特征在于，所述的 嵌在人体模型穴位上的开关的表面与其所处位置的人体模型部分高低一致，人 体模型的表面覆盖有视觉与触觉直观的人工皮肤。
全文摘要
本发明公开了一种人体穴位识别与考试系统。旨在克服操作过程复杂、工作范围有限与功能单一等问题。主要由人机交互界面部分和穴位信息采集部分组成，其间为无线传输连接。人机交互界面部分包括一台安装了自编的计算机程序的采用两台显示器的计算机、ZigbeeCC2430主模块与型号为T39620的陶瓷天线，计算机与主模块之间为串口线连接，主模块与陶瓷天线之间电线连接。穴位信息采集部分由分立的5个控制单元和穴位探测笔组成。每个控制单元包括一个ZigbeeCC2430从模块、AT89S51单片机、嵌在人体模型穴位上的开关所组成的键盘阵列与型号为T39620的陶瓷天线。人体穴位识别与考试系统应用于中医学的教学领域。
文档编号G09B23/28GK101226699SQ20081005036
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者富 刘, 斌 刘, 薇 吴, 倬 张, 陈万忠, 龚银银 申请人:吉林大学