单片机在平衡能力静态测试及动态训练中应用方案

图中，重力传感器1-6是型号为NEA-60kg的重量传感器，它们分别安装在二个测试平台的三个角上，用于测量人体重心的运动参数。重力传感器的输出信号与单片机相连接，由单片机按每秒30次的采样速度测得人体重心运动的动态轨迹，并通过RS-232串行口把数据传送到PC计算机。在计算机中对测量的数据进行处理，并生成相应的图像显示，还可以通过打印机予以记录。

4.2测试平台

测试平台共有两块，每块由45厘米等边三角形5mm厚的钢板和三个重力传感器构成。三个传感器均匀地分布在测试平台的三个顶角上，每个传感器的测量范围为0-60 Kg。一般人的体重在100Kg以下，考虑到人体站立上去的冲击力量，我们设计的测试平台负荷为0-180Kg，因此两个测试平台的总负荷为360Kg。经过测试，该测试平台完全能够承受，并且，在每个测试平台的重力传感器边上安装了防过载装置。

4.3人体重心运动轨迹测量仪

测量仪选用与MCS-51系列单片机兼容的AT89C52 CPU芯片，内带8K字节的闪存可重复擦写1000次，数据保存10年。该单片机功耗低，修改程序方便。负责数据的实时采集和传送。传感器传送来的测量信号变换成频率信号，通过AT89C52单片机的T0口输入，测量精度高，便于光电隔离，抗干扰能力强。人体重心运动轨迹的采样是通过力学中的力矩平衡原理来实施的。仪器在测量平台的三个角上均匀分布了三个力传感器。人站在测量平台上，人体的重心通过测量平台传递到力传感器上。单片机不断地检测传感器输出的信号，并通过力矩平衡原理进行力学计算，求出人体重心运动的轨迹，本项目测量精度为±0.1kg单片机采集处理后的人体重心运动轨迹数据，通过RS-232串行口接到一块MAX-232芯片上，并通过MAX-232芯片与PC机交换信息，完成人体重心运动轨迹的实时测量工作。

4.4数据处理与图像生成系统

采用PC计算机，在Windows操作平台下，利用Visual Basic的串行口编程功能读取单片机传送来的数据。数据进行处理后，形成重心分布图、位移图、平衡雷达图、重心谱图、参数表等四图一表的信息。

在人机交互方面，登录测试者的信息，包括姓名、门诊编号、身高、体重、年龄、性别等信息，并有语言、音乐、背景图像等多媒体予以辅助。

Visual Basic简称VB是一种可视化的语言，在Windows环境下的语言开发工具。在程序开发过程中，特别是图形处理方面不必编写代码去描述界面元素的外观和位置，只要把预先建立的对象拖放到屏幕上的一点即可。在VB环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的应用程序接口(API)函数，以及动态连接库(DLL)、动态数据交换(DDE)、对象的链接与嵌入(OLE)开放式数据库访问(ODBC)等技术，可以高效、快速地开发出Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。

5.项目应用前景

国际上已经有应用计算机进行人体平衡能力的测试和分析的研究，国内也有个别单位研制静态平衡仪。我们这次研制的人体平衡康复仪，是在吸取了已有的平衡仪的优点的基础上，充分了解了上海瑞金医院的临床诊断要求，研制出了具有静态测试和动态训练双重功能的平衡康复仪。在静态测试方面包含了较多的参数，在动态训练方面，既有康复训练的内容，还包括临床研究部分。该仪器既可以作为临床治疗用，也可以供临床研究用，具有较宽的应用面。

随着我国老龄人口的增长和生活现代化发展，人体平衡能力方面的疾病不断增多，开展这方面的研究和治疗的需求也日益增加。进口的仪器价格昂贵，每台仪器在几十万元左右，并且没有汉化功能，使用很不方便，也难以进行两次开发。而我们自己研制的仪器，功能方面胜过进口的，价格仅十几万元，为进口仪器的三分之一到四分之一，而且便于进行两次开发。随着医保的普及和人们对健康的重视，对人体平衡康复仪这一类医疗设备的需求，将会有较大的发展，而且这种低价格的仪器比较容易进入社区医院。我们相信平衡康复仪必将在临床治疗和临床研究方面获得广泛的应用，为人类的健康作出贡献，为提高人类的生活质量作出贡献。