緩解失眠癥穴位按摩保健儀設計

李運達，樸順姬 ＊，師宇軒 ，馬慧彬，3

（1.佳木斯大學信息電子技術學院，黑龍江 佳木斯 154007；2.黑龍江大學電子工程學院，黑龍江 哈爾濱 150080；3.佳木斯大學整合醫(yī)學研究院，黑龍江 佳木斯 154007）

0 引言

目前治療失眠癥的方法有心理療法、生態(tài)極負離子療法、藥物療法等。現(xiàn)有療法的主要問題大致包括以下幾點：心理療法不能做到隨時隨地地治療，并且要在專業(yè)的心理咨詢師的指導下進行，不但有時間的局限性，還需要長期的心理疏導才能有效果；生態(tài)極負離子療法不能做到廣泛使用；藥物療法對患者身體有一定的副作用，患者在長時間服藥后可能對其產(chǎn)生依賴并積蓄后遺癥。緩解失眠癥穴位按摩保健儀相比于其他治療方法具有隨時隨地都可以開始治療，不受時間空間局限；設計簡單小巧，便于攜帶；對使用者身體幾乎沒有副作用；成本低；抗干擾性好等優(yōu)勢。按摩保健儀的設計規(guī)避了大部分現(xiàn)有治療方法的弊端。按摩保健儀將多學科科學可靠地相結合，如現(xiàn)代電子學、磁療學和傳統(tǒng)的中醫(yī)經(jīng)絡學。按摩保健儀的原理就是把電磁性觸頭作為一個傳導載體，使特定頻率的電流通過，達到刺激穴位的效果。按摩保健儀可以模擬針灸、磁療、電療等多種模式。它既可以疏通經(jīng)絡，也可以緩解疲勞，同時也可用于緩解和改善失眠等癥狀。緩解失眠癥穴位按摩保健儀將會使失眠癥的治療更加的廣泛和便捷[1-3]。

1 緩解失眠癥穴位按摩保健儀總體設計概述

與傳統(tǒng)電磁式按摩器相比較，緩解失眠癥穴位按摩保健儀在內(nèi)部結構上有較大的不同。傳統(tǒng)電磁式按摩器根據(jù)電磁感應原理，通過改變電流大小、磁場強弱等方式等方式調(diào)節(jié)按摩強度。而緩解失眠癥穴位按摩儀以AT89C52單片機為控制器控制內(nèi)部各個模塊。相比于傳統(tǒng)電磁式按摩器而言，緩解失眠癥穴位按摩保健儀更加符合時代需求。

緩解失眠癥穴位按摩保健儀總體結構如圖1所示。電源模塊向AT89C52單片機和電機驅動模塊提供工作電壓。電機驅動模塊和可調(diào)脈沖模塊是由按鍵模塊通過單片機控制的。顯示模塊顯示當前執(zhí)行的功能信息。USB接口電路模塊和藍牙模塊將按摩保健儀與手機端相連接[4-6]。

2 硬件設計

2.1 緩解失眠癥穴位按摩保健儀內(nèi)部模塊電路設計

通過Altium Designer繪制緩解失眠癥穴位按摩保健儀內(nèi)部模塊電路圖如圖2所示。

（1）單片機最小系統(tǒng)電路。緩解失眠癥穴位按摩保健儀選用性價比較高的ATMEL單片機AT89C52作為主控器。AT89C52屬于CMOS8位單片機，它具有高性能和低功耗的優(yōu)勢，AT89C52內(nèi)含有只讀程序存儲器和隨機存取數(shù)據(jù)存儲器。讀程序存儲器內(nèi)存為8k bytes，并且可以反復擦寫；隨機存取數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)存為256 bytes。選擇AT89C52主要是因為它具有以下特性：儲存空間大，避免了因為存儲空間不足而進行的存儲器擴展，方便設計工作的同時也減少了因擴展而增加的成本價格；功能完善，兼容MCS51指令系統(tǒng)；成本低，AT89C52在集成了許多功能的同時價格便宜，性價比高；低功耗[7]。

（2）電機驅動電路。電機驅動電路由直流電機和電機驅動芯片組成。直流電機操作簡單，成本較低，穩(wěn)定性好。電機驅動芯片使用L298，電機驅動芯片是單片機與直流電機中間的過度鏈接，單片機輸出的信號通過電機驅動芯片加載到直流電機上驅動其運行。單片機I/0口要與電機驅動芯片的輸入腳相連，當單片機P2.6=0，P2.7=1時，一個電壓差由電機驅動芯片輸出，可以使直流電機向一個方向旋轉；當單片機P2.6=1，P2.7=0時，一個相反的電壓由電機驅動芯片輸出，使電機向相反的方向轉動。

一片電機驅動芯片L298可同時控制兩個直流減速電機做不同動作，并且具有過熱自斷和反饋檢測功能。L298N操作簡單、穩(wěn)定性好，可以滿足直流電機的大電流驅動條件[8]。

（3）可調(diào)脈沖電路。使用運算放大器搭建占空比可調(diào)電路，占空比可調(diào)頻率不變，一個周期內(nèi)高電平占總周期的比例可調(diào)，通過改變RC取值達到中頻，RC取值影響頻率[9]。占空比根據(jù)電容上電壓和輸出電壓波形計算，當u0=±Uz時，通過公式一計算兩個時間常數(shù)τ1和τ2。將時間常數(shù)與電阻值帶入進公式二解出T1和T2，相加得到T，T1和T的比值就是占空比。占空比可調(diào)指頻率不變，一個周期內(nèi)高電平占總周期的比例可調(diào)，通過改變RC取值達到中頻，RC取值影響頻率。

中頻脈沖電流是無正負極之分的交流電流，不會產(chǎn)生電解作用，不引起使用者組織的化學損傷；中頻脈沖的頻率較高，而人體的阻抗較小，所以可使用較大電流量；對于感覺神經(jīng)的刺激比較小，使用者更佳易于接受[10]。

（4）藍牙電路。藍牙模塊選用HC-08。單片機與藍牙模塊之間接收數(shù)據(jù)使用串口通信。HC-08是主從一體化的藍牙串口模塊，供電電壓3.3～3.6V，主從指令切換，指令與其他同類產(chǎn)品相比較少，使用簡單，適用于更多型號和系統(tǒng)的手機。

2.2 緩解失眠癥穴位按摩保健儀工作流程

開始使用緩解失眠癥穴位按摩保健儀時，第一步連接單片機與手機端，第二步，按下選擇按鍵，單片機接受并處理信息。當數(shù)碼管顯示電路顯示1時單片機控制可調(diào)脈沖模塊發(fā)出脈沖電流，傳導至熱電磁性觸頭達到針灸的效果；當數(shù)碼管顯示電路顯示不為1時，單片機控制電機驅動芯片，直流電機在控制下改變轉速起到按摩的效果。按摩保健儀到達規(guī)定時間的運轉后會在手機端提示是否關閉按摩保健儀，關閉就結束運轉，不關閉就返回選擇按摩保健儀運轉模式選項。

3 結語

緩解失眠癥穴位按摩保健儀結構簡單，內(nèi)部單片機AT89C52功能完善具有良好的控制效果，低成本，低功耗，穩(wěn)定性好。電機驅動模塊、可調(diào)脈沖模塊、USB接口電路模塊、藍牙模塊等材料易得，價格便宜，程序設計簡單，穩(wěn)定低耗，不受限制。由此看來緩解失眠癥穴位按摩保健儀以操作簡單，功能實用，價格低廉等優(yōu)勢，可以被大眾廣泛接受。