多功能智能化牵引床系统设计

摘要

医学上针对腰椎间盘突出症等腰脊椎病,通常采取物理牵引的保守治疗方法。本文阐述了多功能快慢牵引床系统的组成与主要功能。在硬件设计中完成一个基于多单片机实现的用于颈、脊、腰椎牵引治疗的智能理疗系统。采用了闭环控制方式,在单片机的控制下接收键盘输入和拉力传感器输入,驱动电机带动牵引机构实现牵引活动,同时将输入参数和运行状态输出显示。本牵引床系统是以两段式床体为治疗平台,采用ARM等嵌入式处理器并结合计算机对床体各自由度运动实现分布式控制,并由直流电机实施外力快、慢速牵引及床体的任意角度的快慢速旋转,并重点阐述了运用Delphi6.0完成上位机软件应用程序的开发。从而实现腰脊椎病的物理治疗,最终实现对颈、脊和腰椎疾病的治疗。硬件部分分为三大部分:电源部分、牵引功能部分和附加功能部分。牵引功能部分由信号采集与处理模块、数据采集检测模块、驱动模块、键盘输入模块、数码管显示模块和床体6部分组成;附加功能部分由键盘输入模块、AT89C52单片机控制模块、驱动模块和床体组成。电源部分为其它两部分提供电源。牵引功能和附加功能分别由单片机控制完成。软件部分采用集散控制系统模型来进行设计,设计采纳了DICOM(医学数字成像和通信标准)协议。采用功能强大的DELPHI6.0 Windows应用程序开发工具开发,运用Object Pascal语言编写程序代码,使得软件对床体的控制更加灵活、可靠和高效,界面简洁友好,操作方便、可靠性高。在开发过程中采用了一些新的技术,最主要的是控件技术,特别是在串行通信中采用了控件技术,大大提高了串行通信的可靠性,保障了系统的可靠性。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 背景

1.2 市场预测及推广前景

1.3 课题的意义

1.4 多功能智能化牵引床的基本概念

1.5 本文的研究内容

1.6 本文的组织结构

第二章 多功能智能化牵引床系统总体设计方案

2.1 多功能智能化牵引床的功能结构

2.2 多功能智能化牵引床的系统设计

2.2.1 系统功能与总体设计

2.2.2 床体设计的信息化技术应用

2.2.3 床体多维运动系统的开发

2.2.4 先进控制技术应用研究

2.2.5 集散控制体系的设计

2.2.6 功能完善的软件开发

2.3 多功能智能化牵引床的设计要达到的总体目标

第三章 牵引部分的系统设计

3.1 牵引部分设计功能与结构

3.1.1 牵引部分设计系统的功能

3.1.2 牵引部分系统整体结构

3.2 牵引部分的系统设计

3.2.1 电源部分

3.2.2 信号采集与处理模块

3.2.3 信息数据采集检测模块

3.2.4 模块原理图

3.2.5 软件设计

3.2.6 驱动模块

3.2.7 系统整体实现

第四章 控制系统的电路设计和实现

4.1 控制系统硬件系统工作原理

4.2 控制系统硬件的设计

4.2.1 单片机的选择

4.2.2 电机与电机驱动器的选择

4.2.3 位移检测电路的设计

4.2.4 电机驱动电路设计

4.2.5 串行通信接口电路的设计

4.2.6 复位电路的设计

4.3 控制系统硬件电路的实现

4.3.1 基于AT89C52 的牵引控制

4.3.2 基于AT89C52+的开关量检测与控制

4.3.3 基于ARM 处理器S3C44BOX 的旋转运动控制

4.3.4 集散控制体系的设计

第五章 牵引床的软件系统

5.1 软件系统可行性分析

5.2 软件需求分析

5.3 系统设计的内容

5.3.1 通讯协议

5.3.2 基于Spcomm 控件的串口通信实现

5.3.3 软件结构功能总体框图

5.3.4 开发平台设计

5.3.5 性能设计

5.4 程序实现

5.4.1 牵引控制模块实现

5.4.2 串行口接收数据实现

5.5 系统界面介绍

5.6 测试和运行

第六章 总结

致谢

参考文献

附录A