基于单片机的按法测试仪的设计

张国龙　王朝晖　张鹤林　张大平

【摘 要】按法是中医按摩手法中一个重要手法，作者设计一个基于单片机的中医按法测试仪。该仪器通过阵列式压力传感器，将按摩过程中的力度进行采集并显示，同时记录力度到达峰值所需的时间。

【关键词】按法；单片机；阵列式压力传感器

【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

按摩是中医治疗疾病的手段，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肤或穴位上有节奏地按压，是中医按摩手法中的一个重要手法。长期以来，中医按法的应用多以师传口授得以延续，介绍基本操作手法时，仍以文字描述、口头表达为主，缺乏直观、定量的方法来反映其手法的操作过程，影响了教学效果和客观评价，因此设计一种简易的能反应在按压过程中的力度和力度分布以及按压频率的测试仪是十分必要的。

1 按法测试仪的硬件设计

按法测试仪的主要由阵列式压力传感器来感受按压过程中的力学信息，通过模数转换器将力度转变为数字信号。单片机定时采集信号并显示在屏幕上，同时我们可以将采集到的若干点的信息描绘成压力曲线图，以便为中医按法研究做进一步的分析。

1.1 压力采集模块设计

本文设计的中医按法测试仪，采用4个压力传感器做成阵列。我们可以单独测量任何一个点的压力，描绘压力曲线图，也可以同时测量4个点的压力，去查看压力分布图。单个点的压力测量采用惠斯登电桥作为测量电路，通过仪用放大器放大后再进行AD转换（见图1压力测量电路）。

1.2 压力传感器和AD转换器的选择

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。一般普通压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

根据中医按压的要求，该仪器设计选择的是量程为100N，精度为千分之一，电压输出0-5V，响应时间小于10ms的MCL型压力传感器。

实际上，中医按压中对力度通常以轻按，中按和重按来区分，对力度的等级划分比较模糊，没有定量的概念，要求也不是很高。ADC0809内部有一个多路选择开关，支持8路输入通道转换时间为100μs（时钟为640KHz时），单个+5V电源供电，模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准，非常适合本仪器的设计要求。因此在考虑阵列式压力传感器做多路测量以及输入量程的要求，仪器选用了8位AD转换器ADC0809。

1.3 单片机的选择。

单片机具有体积小，功能大，设计简单的特点，非常适合作为小型仪器的控制核心。本文设置的中医按法测试仪正是考虑到这些因素，选用单片机作为控制核心。单片机不但要实时的采集数据，还要做相应的数据处理和显示，同时考虑到20ms采集1个数据，一次记录8-10秒的要求，因此选用了51增强型单片机STC89C52RC。

2 按法测试仪的软件设计

测试仪在按下开始测量的按键后，要求每20ms采集一个数据，并将5个数据为一组采用中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）进行滤波，并将测到的数据转换为相应的力度值进行显示，同时再液晶屏上进行绘图。程序设计流程如图2所示。

2.1 中位值平均滤波法

中位值平均滤波法，又称防脉冲干扰平均滤波法，相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”，融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。其程序实现如下：

【参考文献】

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[2]王朝晖，等.一种自动化按诊装置的设计与实现[J].国际生物医学工程，2013年4月第36卷第2期80-83.

[3]陈安宇.医用传感器[M].科学出版社，2008.

[4]张鑫.单片机原理及应用[M].电子工业出版社，2014.

[责任编辑：王楠]