防治頸肩腰痛計時提醒坐墊設(shè)計

摘 要：頸肩腰痛是現(xiàn)代人常見疾病，本文設(shè)計了一種防治頸肩腰痛疾病的電子計時電路，其功能原理是利用電路中的二進制分頻器進行計時，控制蜂鳴器在預(yù)先設(shè)定的時間鳴響，從而達到有效地控制頸肩腰痛患者坐立時間，延緩或防治病人發(fā)病的作用。經(jīng)過實驗，本設(shè)計功能穩(wěn)定，運行可靠。

關(guān)鍵詞：防治 頸肩腰痛 計時 提醒

中圖分類號：TP331.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0249-02

由于久坐而引起的頸肩腰痛疾病是現(xiàn)代人常見疾病，很多腦力勞動者工作繁忙，每天坐于電腦前，常常忘我地工作，誘發(fā)了頸肩腰痛慢性疾病，嚴重影響人們的生活質(zhì)量，病人非常痛苦。為了防治頸肩腰痛疾病，控制用戶坐立時間，設(shè)計定時提醒器，把它安裝于坐墊內(nèi)，每到規(guī)定的時間便反復(fù)發(fā)出“祝你生日快樂”的樂聲，催促用戶趕快活動，真是個貼身健康護士。

1 工作原理

該語音提醒器的電路如圖1所示，其核心是一塊帶振蕩器的14位二進制計數(shù)/分頻器集成電路Al。這里R1-R3、C1等通過A1第9-12腳與其內(nèi)部電路構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生時鐘脈沖信號，并送入A1內(nèi)的分頻器電路。用戶第一次使用時，閉合電源開關(guān)，用戶只要坐下，即閉合安裝于坐墊內(nèi)的微型輕觸開關(guān)SA1，Cl、R4在A1第（12）腳（復(fù)位信號輸人端）產(chǎn)生一正尖脈沖，使A1自動清零，計數(shù)開始。此時，蜂鳴器M與A1輸入端接地（Vss）而不工作，此時無聲。這一狀態(tài)下整機耗電甚微，實測靜態(tài)總電流小于15 uA。經(jīng)過一段時間（定時時間），A1計數(shù)經(jīng)213=8192個脈沖后，Al第（3）腳跳變?yōu)楦唠娖?。該高電平一方面加至Al第（11）腳，使該端恒為高電平，振蕩停止，電路狀態(tài)自保不變；另一方面觸發(fā)M工作，使其輸出端OUT反復(fù)輸出內(nèi)儲的“祝你生日快樂”聲音電信號，經(jīng)三極管VT功率放大后，發(fā)出提醒聲，催促用戶及時活動，用戶離開座位，微型輕觸開關(guān)SA1彈起，A1自動清零。每當用戶坐下，重復(fù)上述計數(shù)、發(fā)聲過程，以定時提醒用戶活動。根據(jù)醫(yī)學(xué)專家提示，科學(xué)的坐立時間應(yīng)該為每半小時到四十分鐘休息十分鐘。設(shè)定微調(diào)撥動開關(guān)，當播至第3腳時，M每次延時約15分鐘發(fā)聲；當撥于第2腳時，每次延時30分鐘發(fā)聲，用戶可以根據(jù)自己需要選擇。

2 元器件選擇

A1選用CD4060BE型帶振蕩器的14位二進制串行計數(shù)/分頻器數(shù)字集成電路，如圖2所示；為了縮小整機體積，M選用直徑1cm左右?guī)в袚P聲器的蜂鳴器，如圖3所示。VT選用8050三極管。R3上使用微調(diào)電位器。Rl-R3用RTX-1/SW型碳膜電阻器。C1用CTI型瓷介電容器。調(diào)整鳴響時間用微型撥動開關(guān)，如圖4所示。SA1用6 mm×6 mm微型輕觸開關(guān)，如圖5所示。G用五號電池2節(jié)串聯(lián)而成，電壓3 V。

3 制作與使用

該防治頸肩腰痛計時提醒電路板焊接圖，實際尺寸約50 mm×35 mm。焊接時，A1芯片通過4根長約7 mm的元件剪腳線插焊到電路板對應(yīng)的數(shù)標孔內(nèi)。焊接前注意：一定要將電烙鐵外殼接地，以免感應(yīng)電壓擊穿Al內(nèi)部的CMOS集成電路。焊接好的電路板裝入尺寸約80 mm×50 mm×30 mm的塑料小盒內(nèi)，電池G可以在外。

電路調(diào)試比較簡單：先將R3滑動觸頭用小起子調(diào)至中間位置。然后閉合SA1，在SA2處于第2腳時，看每次延時發(fā)聲時間是否為30分鐘，如不足30分鐘時，應(yīng)適當增大R3阻值；反之，如超過30分鐘，則應(yīng)減小R3阻值。接下來將SA2撥至第3腳，如此調(diào)節(jié)使每次發(fā)聲時間即可。

使用時，可將定時提醒器的開關(guān)鑲在坐墊內(nèi)，盒體可用固體膠粘于椅子下面，與椅子固定在一起，或粘于扶手外側(cè)。由于整個提醒器電路平時耗電甚微，故每換一次電池，一般可連續(xù)使用數(shù)月。

4 結(jié)論

測試結(jié)果表明：所設(shè)計防治頸肩腰痛計時提醒器符合使用要求，對于由久坐引起的頸肩腰痛疾病采用此種方法解決，是一種實用、經(jīng)濟、便于產(chǎn)品化的方法，此方法利用14位二進制分頻器進行計時，可準確有效地防止頸肩肌肉及關(guān)節(jié)疲勞，對長期伏案工作引起的慢性腰痛可以及早防治，保持用戶的身體健康。此方法具有適用、價廉、效果明確、計時準確等特點。

參考文獻

[1]張曉東.貼身護士—— 服藥提醒器[J].西南師范大學(xué)學(xué)報：人文社會科學(xué)版，2001（4）：48.

[2]余桂蘭.Proteus環(huán)境下語音提醒器的設(shè)計研究[J].大眾科技，2010（9）：19-20.

[3]林阿山，周錦榮，林鳳謹，基于PIC單片機的智能語音記事器的設(shè)計[J].龍巖學(xué)院學(xué)報，2010（10）：44-46.

[4]于蛟.按時服藥單片機語音提醒器的設(shè)計與制作[J].電子制作，2011（3）：26-29.