基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第1頁在活檢槍上增加角度測量顯示儀[1]，使角度準確到0.1度，這么微型病灶采樣檢測及化驗成為可能，而且增加了診療可靠性和安全性，所以在活檢槍上加上角度儀，非常有意義而且實用。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第2頁2.活檢槍角度儀工作原理深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第3頁活檢槍角度儀工作原理如圖1所表示：角度傳感器SCA61T輸出是角度數(shù)字信號，該數(shù)字信號為串行數(shù)據(jù)，要經(jīng)過串并轉換器件，將串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過單片機并行口將數(shù)據(jù)輸入單片機，數(shù)據(jù)在單片機中經(jīng)過處理之后，送到LED顯示模塊，將角度數(shù)據(jù)顯示出來。角度傳感器SCA61T所需要觸發(fā)脈沖信號由單片機控制產(chǎn)生。

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基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第4頁3.角度儀硬件設計

依據(jù)醫(yī)院活檢槍測量要求，角度儀中傳感器采取芬蘭VTI企業(yè)最新款角度傳感器SCA61T。串并轉換和邏輯序列發(fā)生器件采取軟件方法實現(xiàn)。數(shù)據(jù)運算、控制顯示采取單片機AT89S52[1]。LED顯示模塊采取四個數(shù)碼管來實現(xiàn)。基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第5頁基于SCA61T醫(yī)用活檢槍角度儀設計

3.1SCA61T傳感器芯片介紹

SCA61T是一個傾角傳感器，當該傳感器靜止時，作用在它上面只有重力加速度。重力和傾角傳感器靈敏軸之間夾角就是傾斜角。其測量范圍為-90度到+90度，輸出信號有模擬和數(shù)字兩種。其中數(shù)字信號為11位，該數(shù)字信號精度能夠到達0.088度，完全能夠滿足醫(yī)用活檢槍所要求0.1度。而且，該傳感器內置溫度賠償系統(tǒng)，能夠直接寫入和讀取溫度數(shù)據(jù)，還能夠進行自檢。下列圖為SCA61T[2]控制功效表。

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基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第6頁深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第7頁(1)

測量模式（MEAS）。上電后標準工作模式。

(2)

讀寫溫度數(shù)據(jù)模式。

(3)

讀存放器狀態(tài)。

(4)

復位內置數(shù)據(jù)輸出存放器。

(5)

X通道自測試。

(6)

讀取X通道加速度。數(shù)據(jù)讀取是經(jīng)過SPI端口。讀取存放在加速度存放器加速度信號。正常工作時，加速度存放器X每150微秒加載一次。0代表負角度，1代表正角度。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第8頁在活檢槍角度儀中，要得到是角度數(shù)字信號。依據(jù)上面圖2控制功效表，能夠知道在SPI口要輸入控制命令數(shù)據(jù)為00010000。SPI接口共有三根線，一是時鐘線(SCK)，二是主出叢入線即MOSI,三是主入從出線即MISO。這三根線和片選信號線（CSB）必須嚴格按照圖3時序，才能使傳感器芯片正常工作，時序錯誤，SCA61T不會工作，甚至有可能將傳感器芯片SCA61T燒壞。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第9頁當片選信號線（CSB）處于低電平時，數(shù)據(jù)通信才能夠進行。每次數(shù)據(jù)傳輸都是由CSB下降沿開始，上升沿結束。

對于MISO數(shù)據(jù)，SCK下降沿有效；對于MOSI數(shù)據(jù)，SCK上升沿有效。先讀取為角度符號位。當COMMAND命令一結束，就開始輸出測量數(shù)據(jù)。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第10頁基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第11頁

片選信號CSB為低電平有效。不過要輸出穩(wěn)定可靠信號，每次測量CSB都要保持高電平最少150微秒。時鐘信號SCK上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)寫入，下降沿觸發(fā)數(shù)據(jù)讀取。在這種情況下，能夠得出，要想取得某一時刻角度數(shù)據(jù)最少需要19個時鐘脈沖。當不需要讀數(shù)據(jù)時候，能夠經(jīng)過拉高片選信號CSB使傳感器芯片處于未使能狀態(tài)，即降低了功耗，又能夠保護傳感器芯片SCA61T安全。上面時序圖也是編寫傳感器芯片驅動程序嚴格

標準?；趕cat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第12頁3.2單片機AT89S52與傳感器芯片SCA61T連接

單片機P1口作為數(shù)據(jù)輸出口，連接到LED顯示器，用于采集到測量數(shù)據(jù)顯示。P3.0口接SCA61T2腳，用于接收傳感器輸出數(shù)字信號。P3.1口接傳感器1腳，用于產(chǎn)生傳感器芯片時鐘脈沖。P2.7腳接傳感器芯片3腳，用于給SCA61T提供控制信號，來控制芯片相關工作。上面P2.7、P3.0、P3.1腳通SCA61TSPI接口相連，完成對傳感器芯片控制、驅動和對角度數(shù)據(jù)采集。傳感器SCA61T和單片機AT89S52[3]其它外圍電路請分別參考各自使用手冊。如3所表示。基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第13頁深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第14頁4.

軟件模塊設計

在程序中，數(shù)據(jù)計算處理過程采取個別查表方法。在數(shù)據(jù)計算過程中，傳感器芯片片選信號一直保持高電平，為下次讀取數(shù)據(jù)做準備。在整個數(shù)據(jù)讀取過程中，用定時器控制方波信號作為傳感器時鐘信號，傳感器讀入數(shù)據(jù)時為上升沿觸發(fā)，傳感器輸出數(shù)據(jù)時為下降沿觸發(fā)。在這個過程中，必須確保方波同時，這么就能夠防止信號丟失。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第15頁在活檢槍傾角儀設計中，要寫入傳感器數(shù)據(jù)為8bit傳感器工作狀態(tài)選擇信號，要讀取數(shù)據(jù)為11bit串行傾角數(shù)據(jù)，所以在程序中需要設計一個19位不停循環(huán)脈沖時鐘信號。

單片機將從傳感器采集到角度數(shù)據(jù)進行處理后，要送往LED進行顯示。對于顯示驅動和控制方法，能夠采取次序查詢方法，也能夠采取中止方法。這兩種不一樣顯示方法，各自有各自好處，應依據(jù)詳細情況來選擇采取哪一個方法，方便到達最好效果。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第16頁本設計采取了中止方法。個別數(shù)據(jù)處理程序：

num=gao[1]<<1;

temp1=num|gao[2];

num1[6]=di[6]<<1;

num1[5]=di[5]<<2;

num1[4]=di[4]<<3;

temp2=num1[4]|num1[5]|num1[6]|di[7];

switch(temp1)

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基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第17頁{

case0x00:

shi=0x00;

break;

case0x01:

shi=0xe1;

break;

case0x02:

shi=0x1c2;break;

case0x03:

shi=0x2a3;break;

}

xiao=table3[temp2];

ge=table2[temp3];

xianshi=shi+ge+xiao;

shuzi(xianshi);

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基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第18頁5.結論

該活檢槍角度儀精度為0.1度，到達了醫(yī)用活檢槍測量標準。不但方便了醫(yī)生使用而且使得病理取樣愈加準確，提升了病理診療準確性和安全性。深圳市銘之光電子技術有限企業(yè)傳感器教授網(wǎng)/

基于scat醫(yī)用活檢槍角度儀的設計第19頁參考文件

[1]

高偉.