本发明属于电子仪器技术领域,特别涉及用于人体肌力训练及康复的具有微机控制的电子仪器。 电刺激能增强人体肌肉力量早已为人们所认识并用于体育训练中。研究表明,不同的电刺激频率能对人体不同种类的肌肉产生不同的作用。为此,国内外已研制出各种增强肌力的仪器。该类仪器一般由电源、微机、数/模转换器、放大器、显示器及输出电极各部分组成。该仪器根据人的肌生理学机理,为了实现对人的各种肌力训练产生予期效果,将不同脉冲频率,调制成不同作用时间的各种参数进行合理配置,并编制成软件程序,事先存储在微机中供选择使用。上述仪器还存在着以下不足之处,其一,该仪器电源一般直接由220V供电经变压得到仪器所需要电压输出。由于仪器直接与市电220V连接,容易造成被训练人员的心理压力,其二,仪器电路保护措施不全面;其三,该仪器显示器采用数码管,耗电量大,其四,仪器总体设计自动化不够高,仪器比较大,使用不够方便灵活。
本发明旨在克服上述仪器的不足之处,对上述仪器进行了实质性的改进,使其安全可靠,耗电量小,提高仪器的自动化程度,缩小整机体积,更加使用方便。
本发明由电源、CPU、数/模转换器、放大器、显示器及输出电极所组成,其特点是电源由整流器提供整流器可通用220V或110V交流电,室外使用也可由电池供电,该电源包括三组伏值的电源,分别供放大器,数字电路及模拟电路使用;CPU采用MCS-48系列单片机,用于对所需程序的存储及选择调用,数/模转换器将程序中的二进制数据转换成模拟量后送放大器放大,再由输出电极输出,显示器采用液晶显示。由于采用上述技术方案,本发明与已有仪器相比功耗低、体积小,使用方便而且减轻使用者的心理负担,易于产生更好的训练效果。本发明可广泛用于各种项目的体育肌训练,运动伤病的治疗和理疗。并广泛用于生物医疗领域中,如骨科手术之前后的肌肉萎缩、瘫痪病人、小儿麻痹、神精损伤、腰痛、肩痛等等。本发明还是健美运动员和健美爱好者的最有效助手。
附图简要说明
图1本发明实施例总体结构框图。
图2为本发明实施例逻辑锁定电路图。
图3为本发明实施例总体程序该流程图。
本发明地一种最佳实施例包括硬件部分及软件部分所构成,如图1~图3所示。下面结合各附图详细描述仪器各组成部分及其工作原理。
图1为本实施例硬件总体结构示意图,由电源部分,CPUEPROM型芯片,转换器、运算放大器、功率放大器、静态液晶显示器、输出电极及数字选择,控制按钮所组成。各部分组成及工作原理如下:
1、电源部分:本仪器中有数字量,有模拟量,而模拟量又用到运算放大器,需要用三种伏值的电源+12V,+5-5V而正5V又分数字系统+5V,模拟系统+5V,+12V主要供功放使用,同时采用两块稳压集成块产生两组+5V电源,一组提供数字系统使用,另一组供模拟系统使用,这样分两组+5V的目的,就是防止数字量与模拟量相互干扰,+12V来源有两种途径,一是由整流器提供,整流器可接220v和110v市电,一是由电池提供。一般在室内可采用整流器供电,比较经济,如果在室外使用该仪器可用充电电池供电,比较方便,不受场所的限制。
除了+5V外,电路中还需要-5V,由于在该仪器中没有交流电源,-5V在+12V的基础上产生,具体是通过振荡电路产生正负极性的信号,然后通过整流,取出负极性部分的信号,通过滤波后产生-5V电源,提供给运放。
2、MCS-48系列CPU部分:本仪器所采用CPU,属于EPROM型芯片,这样就无需在片外进行扩展,其数据口把程序中的二进制数据送到D/A转换器。该芯片有两个口,P1和P2,P1口做输出口使用,有锁存功能,这样送给D/A转换器的数据信号就无需缓冲锁存了。P1口中的低四位口线,提供给七段显示液晶片的译码,驱动集成块,使液晶的每位可显示0-9共十个数字。P1口的其他口线作为译码器选片控制信号分别以000~100个状态选通一个程序的程序号显示,两位数脉冲计数显示,一个D/A变换集成块共四个选通信号。P2口用了两个口,作输入使用,故需置高电平状态,其中一个口作程序选择使用,CPU中设置几种类型的程序,通过这个口控制的按键来加以选择,在液晶显示屏上显示出来所选择的程序号,程序号在每次键触发时自动加1,同时锁住,以便执行新的程序循环。(该按钮称为PRO)
通过PRO键选择使用者所需的程序后,仪器并没有输出,再按一下另一个口控制的“DEP”输出允许按键,仪器才有输出,每次输出,二位液晶显示计数。RES复位键是对处理器初始化的复位信号按键。
3、D/A转换部分:本实施例所采用的D/A转换器的数据输出口具有锁存功能。当程序中送出RW写信号的数据时,就会送到D/A转换器开始转换。D/A转换器可实现斜坡(正反)脉冲包络,使病人或运动员在接受治疗或训练时的脉冲在每个调制期都能从0强度平滑上升到正负最高强度,保持一段后再由正负最高强度平滑下降到0强度。
4、功率放大部分:由D/A转换器输出的模拟信号,由闭环放大后送功放,为了给使用者带来方便,采用两路功放,选用电位器为幅值调节旋钮,用以调节幅值,使运动员训练或病人治疗得到最佳感觉,
关于幅值调整还涉及一个锁定功能,每当运动员或病人在使用完仪器后,大多去关电源,使整机停止工作,但功放的幅值旋钮没有回零,下一次再使用仪器时选定程序后,就按DEP键输出,这时的输出往往强逻辑锁定安全功能。如图2所示。即使开关K和功放值旋钮是连动的,当幅值不在零位时,下次开机后,按DEP输出键时,没有输出,这是因为幅值旋钮没有回零,这样K始终是处在闭合状态,对于与非门来说,由于其中一端为零电位,输出始终是高电平,P25口得不到下降,系统就没有输出,如果一开始K就处于断开的状态,即幅值处于零位置,选定程序,按DEP有输出然后增加幅值。
5、显示部分:为了降低整个仪器的功耗和缩小体积,该仪器采用静态液晶显示,液晶显示主要优点:体积小,功耗小,这对于仪器的小型化,智能化,特别是采用电池供电具有决定性的意义。
液晶显示器的驱动方式有两种,一种是静态,一种是动态;静态驱动的优点是驱动电路原理简单,比较适用于显示位数一般不超过四位。
本实施例软件部分程序流程框图如图3所示,其工作原理简述如下:
(1)在图左,DEP键动作流程图功能是可选择十个自选刺激次数的程序流程图,次数为0~99,程序自动执行所选择的刺激次数之后,自动停止,显示0000。操作过程如下:按一下DEP键,按PRO键,选程序号(1~9)。再按一下DEP键,按PRO键,选择刺激次数的个位数(0~9),再按一下DEP键,按PRO键,选刺激次数的十位数(0~9)。再第四次按一下DEP键,则输出。
(2)在图中间,PRO键动作流程图的功能是可选择八个自动操作的程序流程图。即按说明书选好治疗方案之后,一次操作就可以自动完成所需要的功能训练或治疗,并且自动转入按摩程序,最后自动停止,显示0000。操作过程如下:按RES键清零(显示0000),按PRO键选程序,再按DEP键输出,等待次数达到之后,自动转按摩,最后自动停止。操作非常简便、易学、省力。
(3)在图右,ORG200H为产生不同截波和调制波频率的子程序,在程序中设计了优化的,使人感觉舒适,无烧伤,无疼痛感的所谓世界第三代电流。