醫(yī)療假手設(shè)計成本昂貴。如何為產(chǎn)品選擇最經(jīng)濟的問題解決辦法是擺在設(shè)計人員面前的一道難題,。MC9S08QE是一款經(jīng)濟高效的通用低功耗MCU，它封裝小巧,，特性豐富,，為解決方案提供了極好的投資保護，因此非常適合于肌電假手(MHP)應(yīng)用,。請看本文的介紹,。
醫(yī)療假手設(shè)計成本昂貴。因為政府補貼,，發(fā)達國家的設(shè)計人員并不用精打細算,。這樣，他們就可以快速將他們的產(chǎn)品推向市場,。
發(fā)展中國家的設(shè)計人員可能得不到政府的資助,，這也是為什么設(shè)計人員必須要花更多時間為產(chǎn)品選擇材料和組件的原因。他們必須找到最經(jīng)濟的問題解決辦法,。
一個由來自“Universidad Jesuita de Guadalajara”ITESO研究生院工程系學(xué)生組成的墨西哥團隊設(shè)計出肌電假手,，讓那些極度需要價格適中的保健產(chǎn)品和服務(wù)的截肢患者看到了希望。在2007年7月舉行的飛思卡爾Black Widow設(shè)計應(yīng)用大獎賽上,，該團隊榮獲一等獎,。團隊中包括Gabriel Herrera、Sergio Santana,、 Missael Maciel,、Andres Alvarez、Carlos Soto,、Ramon Guillen和Alan Collins,。
肌電假手基于肌肉產(chǎn)生的電信號，同時執(zhí)行收縮和放松過程,。
肌電假手(MHP)有4個不同的用戶控制器運動(打開/關(guān)閉假手和右/左手腕),。此外，系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)關(guān)閉運動壓力,，支持100kPa以上的壓力,。這個壓力足以拿住最常見的物體。
低成本MHP使用MC9S08QE4微控制器作為主要的腦部處理器,。
MC9S08QE是一款經(jīng)濟高效的通用低功耗MCU,，它封裝小巧，特性豐富,，為解決方案提供了極好的投資保護,，因此非常適合于MHP應(yīng)用,。
假手調(diào)節(jié)器由飛思卡爾H橋器件MC33887驅(qū)動，低功耗模式用來延長電池使用壽命,。
MHP通過用戶前臂中的電極傳感信號,。這些信號處于mV范圍，因此用一個增益為106?儀表放大器對它們進行處理,。
為了消除所有非肌電信號,，我們在15-400Hz的頻率范圍內(nèi)設(shè)計了二階低通濾波器和一階高通濾波器，作為肌電信號的下一步驟,。然后使用參考電壓比較器,，選擇一個將噪聲信號從用戶前臂的其他肌肉中消除的電壓水平。最后,，還有一條將正確的電壓驅(qū)動到微控制器鍵盤中斷(KBI)引腳的電路,。
MC9S08QE4從復(fù)位開始，所以系統(tǒng)要檢查復(fù)位源(電源開,、低電池電壓,、看門狗、非法操作碼等),，然后根據(jù)復(fù)位源情況決定怎么做,。
在CPU和外設(shè)初始化后，微控制器進入低功耗模式,。當(dāng)檢測到肌電信號時,，只有外部中斷可以喚醒系統(tǒng)。然后系統(tǒng)進入信號捕捉狀態(tài),。這種狀態(tài)會關(guān)閉外部中斷,，并提供模數(shù)定時器中斷。微控制器然后再進入低功耗模式,。
當(dāng)出現(xiàn)定時器中斷時,，系統(tǒng)可能從低功耗模式中喚醒。中斷頻率執(zhí)行Nyquist理論,，因為登記的更高肌電信號頻率是3.125 kHz,，所以中斷在經(jīng)過配置后每151.5 μs(6.6 kHz)出現(xiàn)一次。在中斷子程序中,，肌電輸入信號被檢查并登記它們的狀態(tài),。然后檢查計數(shù)器，如果未達到可配置的計數(shù),，微控制器再次進入低功耗模式,，直到出現(xiàn)另外一個定時器中斷。但是,，如果達到了可配置計數(shù),，微控制器就進入信號解碼狀態(tài),。
在信號解碼狀態(tài)中，MC9S08QE4檢查在規(guī)定時間內(nèi)哪個肌電信號注冊了更多激活,。然后微控制器決定接下來執(zhí)行哪種狀態(tài)：打開假手,、關(guān)閉假手、將手腕左移或?qū)⑹滞笥乙?。但是,，如果系統(tǒng)認為是電子脈沖導(dǎo)致了微控制器從低功耗模式中喚醒，系統(tǒng)除提供外部中斷外不做任何處理,，并重新進入低功耗模式。
一旦系統(tǒng)決定了接下來將執(zhí)行的狀態(tài),，定時器/脈寬調(diào)制器(PWM)就會配置輸出信號,，以便在假手中生成一個動作。然后系統(tǒng)會啟用外部中斷,，并進入低功耗模式,，等待下一次肌電刺激。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)用來不斷檢查DC電機的電流消耗,，以便控制假手關(guān)閉動作所引起的壓力,。由于MC33887 H橋器件所提供的專用硬件(能夠從驅(qū)動電機的電源那里得到反饋)，這種監(jiān)控才成為可能,。
MC9S08QE4擁有4KB閃存和256KB RAM,，分別用于代碼和數(shù)據(jù)。該微控制器內(nèi)使用和加載的資源是：Flash(代碼)：983字節(jié),；RAM(數(shù)據(jù))：35字節(jié),。這為未來升級和預(yù)加載運動子程序預(yù)留了3KB閃存和221KB RAM。
在不久的將來,，通過為機械硬件選擇更輕和更結(jié)實的材料,，提供更美觀的假手，該項目將有較大的改進,。設(shè)計一個更美觀的手套將給用戶帶來重要的心理優(yōu)勢,。
現(xiàn)在，技術(shù)的進步可謂是突飛猛進,。飛思卡爾的任務(wù)就是不斷地采用并開發(fā)這些技術(shù),，以便提供更好、更廣泛的器件系列,，讓設(shè)計人員不斷創(chuàng)建和改進動態(tài)解決方案,。
在未來設(shè)計修改中，飛思卡爾也指明了方向,。Flexis微控制器系列中的引腳至引腳功能實現(xiàn)了8位和32位MCU之間的輕松應(yīng)用移植,，從而可以在產(chǎn)品中增加更多特性,。
飛思卡爾在密切注視著發(fā)展中國家的問題，并意識到我們的社會需要解決這些問題,，以便為生活在這里的人民提供更好的生活質(zhì)量,。一個失去了手的人會經(jīng)常感到灰心喪氣，因為他或她可能再也不能像社會上的其他正常人一樣生活了,。這種沮喪情緒不僅是關(guān)于身體機能的,，也是關(guān)于美學(xué)的。讓他們重新找回最初的身體機能和美學(xué),，對飛思卡爾來說,，無論是作為一家公司、一個設(shè)計團隊還是這個社會的一份子,，都是一種莫大的榮耀,。