基于單片機的按法測試儀的設計

張國龍　王朝暉　張鶴林　張大平

【摘 要】按法是中醫按摩手法中一個重要手法，作者設計一個基于單片機的中醫按法測試儀。該儀器通過陣列式壓力傳感器，將按摩過程中的力度進行采集并顯示，同時記錄力度到達峰值所需的時間。

【關鍵詞】按法；單片機；陣列式壓力傳感器

【Abstract】Pressing technique is an important technique in traditional Chinese medicine massage technique， the authors design a Pressing technique of tester traditional Chinese medicine based on MCU. The instrument take and display massage strength through pressure sensor array， record the time when strength is on the peak.

【Key words】According to the law； Single chif microcomputer； Away type pressure sensor

0 引言

按摩是中醫治療疾病的手段，也是普通人日常保健的手法。其中按法指用手指或手掌在皮膚或穴位上有節奏地按壓，是中醫按摩手法中的一個重要手法。長期以來，中醫按法的應用多以師傳口授得以延續，介紹基本操作手法時，仍以文字描述、口頭表達為主，缺乏直觀、定量的方法來反映其手法的操作過程，影響了教學效果和客觀評價，因此設計一種簡易的能反應在按壓過程中的力度和力度分布以及按壓頻率的測試儀是十分必要的。

1 按法測試儀的硬件設計

按法測試儀的主要由陣列式壓力傳感器來感受按壓過程中的力學信息，通過模數轉換器將力度轉變為數字信號。單片機定時采集信號并顯示在屏幕上，同時我們可以將采集到的若干點的信息描繪成壓力曲線圖，以便為中醫按法研究做進一步的分析。

1.1 壓力采集模塊設計

本文設計的中醫按法測試儀，采用4個壓力傳感器做成陣列。我們可以單獨測量任何一個點的壓力，描繪壓力曲線圖，也可以同時測量4個點的壓力，去查看壓力分布圖。單個點的壓力測量采用惠斯登電橋作為測量電路，通過儀用放大器放大后再進行AD轉換（見圖1壓力測量電路）。

1.2 壓力傳感器和AD轉換器的選擇

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數在給定范圍內表現為連續的信號，或在一段連續的時間間隔內，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現為任意數值的信號。

根據中醫按壓的要求，該儀器設計選擇的是量程為100N，精度為千分之一，電壓輸出0-5V，響應時間小于10ms的MCL型壓力傳感器。

實際上，中醫按壓中對力度通常以輕按，中按和重按來區分，對力度的等級劃分比較模糊，沒有定量的概念，要求也不是很高。ADC0809內部有一個多路選擇開關，支持8路輸入通道轉換時間為100μs（時鐘為640KHz時），單個+5V電源供電，模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準，非常適合本儀器的設計要求。因此在考慮陣列式壓力傳感器做多路測量以及輸入量程的要求，儀器選用了8位AD轉換器ADC0809。

1.3 單片機的選擇。

單片機具有體積小，功能大，設計簡單的特點，非常適合作為小型儀器的控制核心。本文設置的中醫按法測試儀正是考慮到這些因素，選用單片機作為控制核心。單片機不但要實時的采集數據，還要做相應的數據處理和顯示，同時考慮到20ms采集1個數據，一次記錄8-10秒的要求，因此選用了51增強型單片機STC89C52RC。

2 按法測試儀的軟件設計

測試儀在按下開始測量的按鍵后，要求每20ms采集一個數據，并將5個數據為一組采用中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）進行濾波，并將測到的數據轉換為相應的力度值進行顯示，同時再液晶屏上進行繪圖。程序設計流程如圖2所示。

2.1 中位值平均濾波法

中位值平均濾波法，又稱防脈沖干擾平均濾波法，相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”，融合了兩種濾波法的優點，對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。其程序實現如下：

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[責任編輯：王楠]