智能視力檢測(cè)儀器的設(shè)計(jì)與推廣

趙躍

（溫州醫(yī)科大學(xué) 浙江省 溫州市 325035）

摘 要：以價(jià)格低廉的STC89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一款只需用戶一人便可完成對(duì)自己視力檢測(cè)的儀器，大大縮短了視力檢測(cè)的時(shí)間，解放了醫(yī)護(hù)人員的勞動(dòng)力。將該款視力檢測(cè)儀器推廣于偏遠(yuǎn)山區(qū)及基層的衛(wèi)生醫(yī)院，以提高基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)服務(wù)能力為目標(biāo)，使視力檢測(cè)普及化，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民提供一個(gè)眼科疾病早預(yù)防的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；視力檢測(cè)；基層醫(yī)療；早預(yù)防

前言

隨著醫(yī)療改革的不斷推進(jìn)，農(nóng)村居民的健康意識(shí)不斷提升，基層醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。但由于基礎(chǔ)醫(yī)療設(shè)施并不完善，特別是沒(méi)有相對(duì)完善的視力檢測(cè)儀器以及相對(duì)應(yīng)的勞動(dòng)力，因而利用價(jià)格低廉的單片機(jī)設(shè)計(jì)一款集方向判斷、智能識(shí)別與信息處理為一體的視力檢測(cè)儀器尤為必要，該視力檢測(cè)儀器免去了驗(yàn)光員的參與，大大減少了基層醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的成本，減輕了醫(yī)務(wù)人員的工作強(qiáng)度[1]，實(shí)現(xiàn)了方便快速的測(cè)試視力的目標(biāo)。

1儀器硬件總體設(shè)計(jì)

該儀器主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示模塊、紅外線遙控模塊，按鍵模塊，語(yǔ)音提醒模塊，LED燈組控制模塊以及電源等模塊所組成的。

我們將STC89C52單片機(jī)的引腳作以下分配：P0接口用于控制視力表上E字后面發(fā)光二極管的亮滅；P1.0-P1.3接口用于數(shù)碼管顯示視力測(cè)試的結(jié)果；四個(gè)獨(dú)立按鍵分別由P1.4-P1.7接口用來(lái)控制；控制語(yǔ)音提醒模塊通過(guò)P3.0-P3.1接口控制；P3.2接口用于控制紅外遙控按鍵模塊。儀器控制模塊電路如圖1所示。

（1）數(shù)碼管顯示

本儀器使用4位數(shù)碼管來(lái)顯示視力的數(shù)值，左眼視力度數(shù)與右眼視力度數(shù)分別由兩個(gè)數(shù)碼管表示。單片機(jī)通過(guò)查詢到的視標(biāo)位置，計(jì)算得出視標(biāo)的示數(shù)從而顯現(xiàn)在數(shù)碼管上。

（2）紅外遙控按鍵部分

硬件設(shè)施主要是一個(gè)紅外遙控器，視力表上的E字方向由上、下、左、右四個(gè)方向鍵判斷。通過(guò)STC89C52單片機(jī)接收到的紅外脈沖載波信號(hào)，經(jīng)軟件處理后控制變量進(jìn)行賦值查詢，最后決定所按鍵方向，實(shí)現(xiàn)方向的識(shí)別。

（3）語(yǔ)音播報(bào)模塊

該儀器用到的語(yǔ)音錄放電路由YS07語(yǔ)音模塊構(gòu)成的，調(diào)用語(yǔ)音文件從而實(shí)現(xiàn)視力的播報(bào)。

（4）數(shù)碼管顯示模塊

當(dāng)多位數(shù)碼管運(yùn)用到一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，他們的“位選”是可以獨(dú)立控制的，而“段選”是鏈接在一起的，他們的對(duì)應(yīng)關(guān)系分別是：a段、b段、c段、d段分別對(duì)應(yīng)P3.7口、P3.6口、P3.5口與P3.4口；e段、f段、g段、dp段分別與P2.4口、P2.5口、P2.6口與P2.7口對(duì)應(yīng)。4個(gè)數(shù)碼管的位選由單片機(jī)的P1.0口到P1.3口分別控制，利用三極管的開(kāi)關(guān)特性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)碼管的控制。數(shù)碼管的電路圖如圖2所示。

（5）LED模塊

LED模塊主要用于視力表E視標(biāo)的點(diǎn)亮。LED燈組、視力表、模擬開(kāi)關(guān)等硬件組成了此模塊。

制做一個(gè)視力表的燈組，需要在視力表上每個(gè)E視標(biāo)的背后安裝一個(gè)發(fā)光二極管，將地端與所有發(fā)光二極管的接地端相連接，通過(guò)一個(gè)保護(hù)電阻我們?cè)賹⒚總€(gè)LED的輸入端接入模擬開(kāi)關(guān)芯片cd4067的輸出引腳。4個(gè)cd4067共有64個(gè)輸出引腳控制64盞LED的亮滅情況，這樣就完成了LED燈組的制作。

2儀器軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試

當(dāng)定時(shí)器，外部中斷，串口開(kāi)始經(jīng)過(guò)初始化了后，開(kāi)始語(yǔ)音提醒將由YS107語(yǔ)音模塊播報(bào)發(fā)送，首先會(huì)進(jìn)行左眼視力的檢測(cè)，待左眼檢測(cè)完成后，會(huì)提播報(bào)換眼語(yǔ)音信息，之后將進(jìn)行右眼的視力檢測(cè)。兩只眼睛視力檢測(cè)完畢后語(yǔ)音將會(huì)播報(bào)出檢測(cè)結(jié)果，數(shù)碼管顯示相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

（1）LED點(diǎn)亮模塊

我們把視力表背后的64個(gè)發(fā)光二極管分為四組，即16個(gè)發(fā)光二極管為一組。每個(gè)模擬開(kāi)關(guān)芯片cd4067控制一組發(fā)光二極管。視力表上的第幾行我們用xx變量來(lái)表示，而視力表上的第幾列則有yy變量來(lái)表示。該位置的E字開(kāi)口方向是通過(guò)一個(gè)函數(shù)去計(jì)算得到的。

我們以a、b、c、d分別用來(lái)代表上、下、左、右四個(gè)方向來(lái)定義視力表上E字的開(kāi)口方向，然后把視力表上的64個(gè)E字的方向信息通過(guò)一個(gè)一維數(shù)組都存進(jìn)去。部分代碼如下：

/*------------------------------------------------

計(jì)算當(dāng)前光標(biāo)所在應(yīng)輸出視力表LED位置

------------------------------------------------*/

ucharshuchu（intx，inty）

{

inti；

uchars=0x80，ss；

i=xuanze（x，y）；//第一步是計(jì)算視力表的位置

s=（～（s>>（i/16）））&0xf0；//對(duì)16取整所得到的左移位數(shù)是作為L(zhǎng)ED的輸出（一段為16個(gè)）

i=i%16；//對(duì)16取余

if（i==0）{s=s<<1；i=16；}//當(dāng)余數(shù)為0時(shí)，則輸出上一段LED的最后一個(gè)

i--；

ss=（uchar）（i&0x000f）；//int轉(zhuǎn)換為uchar

s=s+ss；

return（s）；

}

（2）語(yǔ)音播報(bào)模塊

本儀器事先合成了相關(guān)語(yǔ)音文件，并進(jìn)行格式處理使其成為*.wav格式，為了調(diào)用處理好的語(yǔ)音文件，我們還需給處理完成后的每一個(gè)語(yǔ)音文件編號(hào)。接著通過(guò)485通訊線運(yùn)用錄音軟件從電腦里錄入到Y(jié)S07語(yǔ)音芯片。

以引導(dǎo)碼+段號(hào)+結(jié)束碼的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)模塊的調(diào)用。其基本流程為語(yǔ)音模塊通過(guò)單片機(jī)發(fā)送的語(yǔ)音引導(dǎo)碼，查詢到對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音文件，然后發(fā)送語(yǔ)音段號(hào)，通過(guò)地址查找語(yǔ)音文件，之后進(jìn)行播報(bào)。語(yǔ)音播報(bào)完畢后，單片機(jī)發(fā)送結(jié)束碼，語(yǔ)音播報(bào)模塊停止語(yǔ)音播報(bào)。

在視力檢測(cè)的過(guò)程中我們要進(jìn)行左右眼的語(yǔ)音文件計(jì)算。我們將數(shù)碼管的數(shù)值乘上10，再減去40即可得到E字所在位置的行數(shù)。將行數(shù)用變量s進(jìn)行賦值，再通過(guò)一次強(qiáng)制字符變化使s成為無(wú)符號(hào)的字符型。最后減去左右眼之間的公差就可以找到對(duì)應(yīng)視力結(jié)果的語(yǔ)音文件，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)的功能。

3智能視力檢測(cè)儀器的應(yīng)用于推廣

（1）目前基層醫(yī)療狀況

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，農(nóng)村居民也越來(lái)越重視自己的身體狀況。我們以入戶調(diào)查、問(wèn)卷等形式隨機(jī)調(diào)查了溫州市文成縣玉壺鎮(zhèn)的部分村民來(lái)反映實(shí)際情況。，我們通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)了影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民的健康狀況主要存在兩個(gè)因素，一是基礎(chǔ)醫(yī)療設(shè)備并不完善，從而導(dǎo)致農(nóng)村醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的滿意度相對(duì)較低[2]，二是缺乏適宜農(nóng)村狀況的衛(wèi)生人才，表現(xiàn)出醫(yī)生人手不足和藥品種類匱乏的現(xiàn)象。因而設(shè)計(jì)一款價(jià)格低廉的且能讓用戶自行完成視力檢測(cè)的儀器尤為必要。

（2）儀器推廣流程

首先將該套智能檢測(cè)視力儀器首先投入醫(yī)科院校的試用點(diǎn)，開(kāi)展學(xué)生活動(dòng)對(duì)在校生進(jìn)行免費(fèi)視力檢測(cè)，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行進(jìn)一步地改良。開(kāi)始階段該套設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果可能不能達(dá)到項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)與要求，故需要不斷進(jìn)行調(diào)試與改進(jìn)，滿足最合適的人機(jī)交互。

待項(xiàng)目完善后借用學(xué)校暑期實(shí)踐為平臺(tái)，在基層鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行推廣和普及。我們以基層眼科診療需求為向?qū)?，加以適宜裝備技術(shù)推廣為手段，先在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的學(xué)校及基層的衛(wèi)生服務(wù)站進(jìn)行投入試用，一家衛(wèi)生服務(wù)站的標(biāo)配為兩臺(tái)智能檢測(cè)儀器。通過(guò)對(duì)檢測(cè)儀器在運(yùn)行的過(guò)程中結(jié)合被檢測(cè)者所出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化改良，從而促進(jìn)安全、有效、方便、廉價(jià)的適宜裝備技術(shù)的推廣普及和規(guī)范應(yīng)用。在項(xiàng)目進(jìn)一步地成熟后可投入眼科醫(yī)院進(jìn)行擺設(shè)使用，讓眼病患者自行檢測(cè)從而對(duì)自己的視力情況深入了解，進(jìn)而真正達(dá)到免去了驗(yàn)光員的參與，減輕相關(guān)人員的工作負(fù)擔(dān)。此外，由于該儀器方便可靠，測(cè)量較為精準(zhǔn)可投入學(xué)校常規(guī)學(xué)生視力檢測(cè)的環(huán)節(jié)中，進(jìn)行大量且快速地進(jìn)行無(wú)人驗(yàn)光，經(jīng)長(zhǎng)期的投入使用的過(guò)程中確認(rèn)檢測(cè)儀器的效果良好后，我們還將此項(xiàng)目進(jìn)行批量生產(chǎn)，面向廣大群眾從公共場(chǎng)所走進(jìn)家庭的普及。

參考文獻(xiàn)

[1]周澤學(xué).單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)視力自動(dòng)檢測(cè)儀的研制[J].中國(guó)醫(yī)療器械雜志，1995，19（2）：99.

[2]姚成玥，汪聰亞，涂瑋靖，岳錦銳，許挺.鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生狀況了解程度調(diào)查.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2013.（20）：210-212.