CN102641557A - 一种能输出任意波形的电针仪及其波形输出方法 - Google Patents

Abstract

一种能输出任意波形的电针仪，属电针技术领域，包括ARM控制器、触摸屏、触摸屏控制器、彩色液晶屏等针，其特征在于彩色液晶屏通过数据线和控制线与ARM控制器相连；触摸屏与触摸屏控制器相连，触摸屏控制器的SPI总线连接到ARM控制器的SPI接口，触摸屏控制器的中断输出(INT)与ARM控制器的输入引脚相连；键盘为4×4矩阵键盘，键盘与ARM控制器的IO端口相连；波形产生模块连接到ARM控制器，接受ARM控制器传送的数据和命令并产生相应的波形，波形产生模块的输出端连接电针为其提供输出波形。本发明的有益效果是：能够提供一种任意波形设计和输入的方法，根据病号的病情可以选择不同的输出波形对病号进行治疗。

Description

一种能输出任意波形的电针仪及其波形输出方法

技术领域

本发明涉及一种能输出任意波形的电针仪及其波形输出方法，属电针技术领域。

背景技术

目前，公知的电针仪仅能够产生几种特定的波形，能够调节这些波形的幅度、频率和疏密特征，但是不能够根据医护人员的需要现场绘制和产生波形。不同的波形对人体具有不同的治疗作用，现在的电针仪由于仅限于有限个波形，所以难以对所有的病患都有最佳的疗效。

当前市场上销售的电针仪无非是下列几种：(早已淘汰的技术不再论述)

1、模拟脉冲电针仪，这种电针仪当前使用最为广泛，利用模拟振荡器产生间歇的或者连续的、幅度频率可以调节的治疗脉冲。但是脉冲的形状单一，不能任意设定，波形输出不够稳定，模拟方案，调试复杂，已经开始淘汰。这种电针仪通过若干按钮和旋钮调控。

2、音乐电针仪。音乐电针仪根据乐律调制产生波形，但是由于波形的不确定性，其疗效受到质疑，这种电针仪也通过若干按钮和旋钮调控。

3、数字脉冲电针仪，数字脉冲电针仪分为单功能的和多功能的，一般包含单片机(MCU)、显示、键盘、DA等部分。现有的数字脉冲电针仪通过键盘输入参数，选择波形。键盘仅能够用来选择波形和改变部分参数，不能够详细的设计波形任何一个细节。如专利号为200910068111、发明名称为“可输出多种波形的电针和电刺激治疗仪”的专利即属于此列。

发明内容

为了解决现有的电针仪无法设计和输入波形的不足，本发明提供一种能输出任意波形的电针仪及其波形输出方法，能在触摸屏上绘制(设计)和输入任意波形，使得医护人员能根据病人的病情现场绘制波形并且输入到电针仪。

本发明的技术方案如下：

一种能输出任意波形的电针仪，包括ARM控制器、触摸屏、触摸屏控制器、彩色液晶屏、键盘、波形产生模块和电针，其特征在于彩色液晶屏通过数据线和控制线与ARM控制器相连；触摸屏与触摸屏控制器相连，触摸屏控制器的SPI总线连接到ARM控制器的SPI接口，触摸屏控制器的中断输出(INT)与ARM控制器的输入引脚相连；键盘为4*4矩阵键盘，包括“确认”按键、“取消”按键、数字按键，键盘与ARM控制器的IO端口相连；波形产生模块连接到ARM控制器，接受ARM控制器传送的数据和命令并产生相应的波形，波形产生模块的输出端连接电针为其提供输出波形；

所述的波形产生模块由D/A转换器、模拟乘法器、脉冲发生电路和放大电路组成，其中D/A转换器的输出端和模拟乘法器的输入端相连接，脉冲发生电路的输出端和模拟乘法器的输入端相连接，模拟乘法器的输出端和放大电路的输入端相连接，放大电路的输出端和电针相连接。

所述的触摸屏为四线电阻式触摸屏。

本发明的ARM控制器选用ARM-Cortex M3内核的工业级芯片LPC1768，控制电针仪的波形、参数输入，显示，波形产生；触摸屏和彩色液晶显示器采用AT070TN90液晶屏模组，触摸屏用于绘制输入波形，液晶显示显示绘制线条信息。触摸屏控制器采用专用的触摸屏模数转换器AD7843，将四线电阻屏的触点电压转换成数字量传送给ARM控制器；键盘采用4*4标准矩阵键盘，行列各四条扫描线连接到ARM控制器。波形产生模块中的D/A转换器采用TLV5618模块或相近型号，模拟乘法器采用LM1496或相近型号，脉冲发生电路采用LM555或相近型号，放大电路采用LM3886或相近型号。ARM控制器将波形数据(数字抽样值)送给D/A转换器，D/A转换器与模拟乘法器连接，其产生的模拟电压值，通过模拟乘法器与脉冲发生器的脉冲相乘(调制)，已调制信号经过放大电路放大后输出作用于电针。

一种上述电针仪的任意波形输出方法，步骤如下：

1)电针仪上电后，控制器初始化液晶屏、初始化触摸屏；

2)启动绘图程序：主程序等待触摸屏控制器中断，当用户用触笔在触摸屏绘制波形时，触摸屏控制器会产生中断输出，然后ARM控制器通过同步串行总线(SPI)读取坐标数据，即触点横坐标数据xpos和触点纵坐标数据ypos并存入该数组，在一次中断中，ARM控制器连续在同一个点读取五次数据组(这五次读取的数据组描述的是同一个点，但由于触摸屏触点抖动，同一个点每次读数并不相同)，分别为触点横纵坐标(xpos1，ypos1)、(xpos2，ypos2)、(xpos3，ypos3)、(xpos4，ypos4)、(xpos5，ypos5)，对五个横坐标和五个纵坐标分别去除最大值和最小值，然后取平均值，作为这一次在触摸屏上触点坐标数据的读数，即当前x坐标读数为：

current_xpos＝(xpos1+xpos2+xpos3+xpos4+xpos5-xpos_max-xpos_min)/3；

当前y坐标的读数为：

current_ypos＝(ypos1+ypos2+ypos3+ypos4+ypos5-ypos_max-ypos_min)/3；

其中：xpos_max为横坐标的最大值，xpos_min为横坐标的最小值，ypos_max为纵坐标的最大值，ypos_min为纵坐标的最小值，将当前触点x、y坐标读数记入ARM控制器的内存；

3)在彩色液晶屏上显示线条：将当前在触摸屏上触点的x、y坐标值按比例线性换算成彩色液晶屏上的坐标值，然后通过绘图函数将彩色液晶屏上对应的点改变颜色，当触笔在触摸屏移动过后，对应的点就改变了颜色，为了显示美观，在显示下一个点后，将当前点与上一个点用线条连接，这是通过彩色液晶屏的底层绘图函数实现的，用户在触摸屏绘制线条时，彩色液晶屏上能同步显示；

4)滤波，提取波形：用户绘制波形完成后，按下“确认”按键，绘制波形对应的所有点的坐标值被存入了ARM控制器的内存，这些数据可能存在抖动或者用户绘制时点与点不连续的情况，通过滤波的过程，使这些离散的点变成连续的可以实现的波形，具体做法为：设坐标x的像素值为连续的正整数，将绘制波形对应的所有点的坐标值按照x坐标值从小到大的顺序排列，排列完成后，将所有点的y坐标按上述顺序拷贝到另一个数组wave[]中，拷贝的过程遵循下列约定，当遇到x坐标值相同的点时，选取所有这些点的y坐标值的平均值代替这些x坐标值相同的点的y坐标值并存入数组wave[]中，当遇到当前点x坐标值与上一个点x坐标值不相等且像素值是不连续整数时，就认为当前点为一缺失点，先在wave[]数组中补充数据作为缺失点的y坐标值，补充的数据等于wave[]数组中前一个y坐标值，然后再存入当前点的y坐标值，这样就保证了数据的连续性，然后对wave[]数组内的数据进行平均值滤波，最后，wave[]数组中的数据就是将要产生的连续波形的一个周期的波形；

5)读取参数：当波形记录完成后，ARM控制器扫描键盘，通过数字按键获取其它波形参数，包括构成该波形的脉冲的形式、脉冲宽度、包络时间参数；

6)ARM控制器扫描键盘中的“取消”按键，判断“取消”按键是否按下，是即取消本次操作，转入步骤1)，重新开始绘图，否则转入下一步；

7)产生波形：根据步骤4)获得的抽样值和步骤5)获得的波形参数输出到波形产生模块产生并输出所绘制的波形。

本发明的有益效果是：能够提供一种任意波形设计和输出的方法，根据病号的病情可以选择不同的输出波形对病号进行治疗。

附图说明

图1是本发明电针仪的结构示意图。

其中：1、彩色液晶屏，2、触摸屏，3、触摸屏控制器，4、键盘，5、ARM控制器，6、波形产生模块，7、ARM控制器的内存储器，12、电针。

图2是波形产生模块的结构示意图。

其中：8、DA转换器，9、模拟乘法器，10、脉冲发生电路、11、放大电路。

图3是本发明电针仪任意波形输出的工作方法的流程图，其中1)-7)为其各个步骤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

本发明实施例1如图1-2所示，包括ARM控制器5、触摸屏2、触摸屏控制器3、彩色液晶屏1、键盘4、波形产生模块6和电针12，其特征在于彩色液晶屏1通过数据线和控制线与ARM控制器5相连；触摸屏2与触摸屏控制器3相连，触摸屏控制器3的SPI总线连接到ARM控制器5的SPI接口，触摸屏控制器3的中断输出(INT)与ARM控制器5的输入引脚相连；键盘4为4*4矩阵键盘，包括“确认”按键、“取消”按键、数字按键，键盘4与ARM控制器5的IO端口相连；波形产生模块6连接到ARM控制器5，接受ARM控制器5传送的数据和命令并产生相应的波形，波形产生模块6的输出端连接电针12为其提供输出波形；

所述的波形产生模块6由D/A转换器8、模拟乘法器9、脉冲发生电路10和放大电路11组成，其中D/A转换器8的输出端和模拟乘法器9的输入端相连接，脉冲发生电路10的输出端和模拟乘法器9的输入端相连接，模拟乘法器9的输出端和放大电路11的输入端相连接，放大电路11的输出端和电针12相连接。

所述的触摸屏2为四线电阻式触摸屏。

实施例2：

一种上述电针仪的任意波形输出方法，如图3所示，步骤如下：

1)电针仪上电后，控制器初始化液晶屏、初始化触摸屏；

2)启动绘图程序：主程序等待触摸屏控制器中断，当用户用触笔在触摸屏绘制波形时，触摸屏控制器会产生中断输出，然后ARM控制器通过同步串行总线(SPI)读取坐标数据，即触点横坐标数据xpos和触点纵坐标数据ypos并存入该数组，在一次中断中，ARM控制器连续在同一个点读取五次数据组(这五次数据组描述的是同一个点，但由于触摸屏触点抖动，同一个点每次读数并不相同)，分别为触点横纵坐标：(xpos1，ypos1)、(xpos2，ypos2)、(xpos3，ypos3)、(xpos4，ypos4)、(xpos5，ypos5)，对五个横坐标和五个纵坐标分别去除最大值和最小值，然后取平均值，作为这一次的读数，

即当前x坐标读数为：

current_xpos＝(xpos1+xpos2+xpos3+xpos4+xpos5-xpos_max-xpos_min)/3；

当前y坐标的读数为：

current_ypos＝(ypos1+ypos2+ypos3+ypos4+ypos5-ypos_max-ypos_min)/3；

其中：xpos_max为横坐标的最大值，xpos_min为横坐标的最小值，ypos_max为纵坐标的最大值，ypos_min为纵坐标的最小值，将当前触点x、y坐标读数记入ARM控制器的内存；

3)在彩色液晶屏上显示线条：将当前x、y坐标值按比例线性换算成彩色液晶屏上的坐标值，然后通过绘图函数将彩色液晶屏上对应的点改变颜色，当触笔在触摸屏移动过后，对应的点就改变了颜色，为了显示美观，在显示下一个点后，将当前点与上一个点用线条连接，这是通过彩色液晶屏的底层绘图函数实现的，用户在触摸屏绘制线条时，彩色液晶屏上能同步显示；

4)滤波，提取波形：用户绘制波形完成后，按下“确认”按键，绘制波形对应的所有点的坐标值被存入了ARM控制器的内存，这些数据可能存在抖动或者用户绘制时点与点不连续的情况，通过滤波的过程，使这些离散的点变成连续的可以实现的波形，具体做法为：设坐标x的像素值为连续的正整数，将绘制波形对应的所有点的坐标值按照x坐标值从小到大的顺序排列，排列完成后，将所有点的y坐标按上述顺序拷贝到另一个数组wave[]中，拷贝的过程遵循下列约定，当遇到x坐标值相同的点时，选取所有这些点的y坐标值的平均值代替这些x坐标值相同的点的y坐标值并存入数组wave[]中，当遇到当前点x坐标值与上一个点x坐标值不相等且像素值是不连续整数时，就认为当前点为一缺失点，先在wave[]数组中补充数据作为缺失点的y坐标值，补充的数据等于wave[]数组中前一个y坐标值，然后再存入当前点的y坐标值，这样就保证了数据的连续性，然后对wave[]数组内的数据进行平均值滤波，最后，wave[]数组中的数据就是将要产生的连续波形的一个周期的波形；

5)读取参数：当波形记录完成后，ARM控制器扫描键盘，通过数字按键获取其它波形参数，包括构成该波形的脉冲的形式、脉冲宽度、包络时间参数；

6)ARM控制器扫描键盘中的“取消”按键，判断“取消”按键是否按下，是即取消本次操作，转入步骤1)，重新开始绘图，否则转入下一步；

7)产生波形：根据步骤4)获得的抽样值和步骤5)获得的波形参数输出到波形产生模块产生并输出所绘制的波形。

Claims (3)

1.一种能输出任意波形的电针仪，包括ARM控制器、触摸屏、触摸屏控制器、彩色液晶屏、键盘、波形产生模块和电针，其特征在于彩色液晶屏通过数据线和控制线与ARM控制器相连；触摸屏与触摸屏控制器相连，触摸屏控制器的SPI总线连接到ARM控制器的SPI接口，触摸屏控制器的中断输出与ARM控制器的输入引脚相连；键盘为4*4矩阵键盘，包括“确认”按键、“取消”按键、数字按键，键盘与ARM控制器的IO端口相连；波形产生模块连接到ARM控制器，接受ARM控制器传送的数据和命令并产生相应的波形，波形产生模块的输出端连接电针为其提供输出波形；

所述的波形产生模块由D/A转换器、模拟乘法器、脉冲发生电路和放大电路组成，其中D/A转换器的输出端和模拟乘法器的输入端相连接，脉冲发生电路的输出端和模拟乘法器的输入端相连接，模拟乘法器的输出端和放大电路的输入端相连接，放大电路的输出端和电针相连接。

2.如权利要求1所述的一种能输出任意波形的电针仪，其特征在于所述的触摸屏为四线电阻式触摸屏。

3.一种如权利要求1所述电针仪的任意波形输出方法，步骤如下：

1)电针仪上电后，控制器初始化液晶屏、初始化触摸屏；

2)启动绘图程序：主程序等待触摸屏控制器中断，当用户用触笔在触摸屏绘制波形时，触摸屏控制器会产生中断输出，然后ARM控制器通过同步串行总线读取坐标数据，即触点横坐标数据xpos和触点纵坐标数据ypos并存入该数组，在一次中断中，ARM控制器连续在同一个点读取五次数据组，分别为触点横纵坐标：(xpos1，ypos1)、(xpos2，ypos2)、(xpos3，ypos3)、(xpos4，ypos4)、(xpos5，ypos5)，对五个横坐标和五个纵坐标分别去除最大值和最小值，然后取平均值，作为这一次的读数，

即当前x坐标读数为：

current_xpos＝(xpos1+xpos2+xpos3+xpos4+xpos5-xpos_max-xpos_min)/3；

当前y坐标的读数为：

current_ypos＝(ypos1+ypos2+ypos3+ypos4+ypos5-ypos_max-ypos_min)/3；

其中：xpos_max为横坐标的最大值，xpos_min为横坐标的最小值，ypos_max为纵坐标的最大值，ypos_min为纵坐标的最小值，将当前触点x、y坐标读数记入ARM控制器的内存；

3)在彩色液晶屏上显示线条：将当前x、y坐标值按比例线性换算成彩色液晶屏上的坐标值，然后通过绘图函数将彩色液晶屏上对应的点改变颜色，当触笔在触摸屏移动过后，对应的点就改变了颜色，为了显示美观，在显示下一个点后，将当前点与上一个点用线条连接，这是通过彩色液晶屏的底层绘图函数实现的，用户在触摸屏绘制线条时，彩色液晶屏上能同步显示；

4)滤波，提取波形：用户绘制波形完成后，按下“确认”按键，绘制波形对应的所有点的坐标值被存入了ARM控制器的内存，这些数据可能存在抖动或者用户绘制时点与点不连续的情况，通过滤波的过程，使这些离散的点变成连续的可以实现的波形，具体做法为：设坐标x的像素值为连续的正整数，将绘制波形对应的所有点的坐标值按照x坐标值从小到大的顺序排列，排列完成后，将所有点的y坐标按上述顺序拷贝到另一个数组wave[]中，拷贝的过程遵循下列约定，当遇到x坐标值相同的点时，选取所有这些点的y坐标值的平均值代替这些x坐标值相同的点的y坐标值并存入数组wave[]中，当遇到当前点x坐标值与上一个点x坐标值不相等且像素值是不连续整数时，就认为当前点为一缺失点，先在wave[]数组中补充数据作为缺失点的y坐标值，补充的数据等于wave[]数组中前一个y坐标值，然后再存入当前点的y坐标值，这样就保证了数据的连续性，然后对wave[]数组内的数据进行平均值滤波，最后，wave[]数组中的数据就是将要产生的连续波形的一个周期的波形；

5)读取参数：当波形记录完成后，ARM控制器扫描键盘，通过数字按键获取其它波形参数，包括构成该波形的脉冲的形式、脉冲宽度、包络时间参数；

6)ARM控制器扫描键盘中的“取消”按键，判断“取消”按键是否按下，是即取消本次操作，转入步骤1)，重新开始绘图，否则转入下一步；

7)产生波形：根据步骤4)获得的抽样值和步骤5)获得的波形参数输出到波形产生模块产生并输出所绘制的波形。

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