醫(yī)療假手設計成本昂貴。如何為產品選擇最經濟的問題解決辦法是擺在設計人員面前的一道難題。MC9S08QE是一款經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)應用。請看本文的介紹。
醫(yī)療假手設計成本昂貴。因為政府補貼，發(fā)達國家的設計人員并不用精打細算。這樣，他們就可以快速將他們的產品推向市場。
發(fā)展中國家的設計人員可能得不到政府的資助，這也是為什么設計人員必須要花更多時間為產品選擇材料和組件的原因。他們必須找到最經濟的問題解決辦法。
一個由來自“Universidad Jesuita de Guadalajara”ITESO研究生院工程系學生組成的墨西哥團隊設計出肌電假手，讓那些極度需要價格適中的保健產品和服務的截肢患者看到了希望。在2007年7月舉行的飛思卡爾Black Widow設計應用大獎賽上，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/關閉假手和右/左手腕)。此外，系統(tǒng)還可以調節(jié)關閉運動壓力，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應用。
假手調節(jié)器由飛思卡爾H橋器件MC33887驅動，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的頻率范圍內設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動到微控制器鍵盤中斷(KBI)引腳的電路。
MC9S08QE4從復位開始，所以系統(tǒng)要檢查復位源(電源開、低電池電壓、看門狗、非法操作碼等)，然后根據(jù)復位源情況決定怎么做。
在CPU和外設初始化后，微控制器進入低功耗模式。當檢測到肌電信號時，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、關閉假手、將手腕左移或將手腕右移。但是，如果系統(tǒng)認為是電子脈沖導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)轉換器(ADC)用來不斷檢查DC電機的電流消耗，以便控制假手關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)。這為未來升級和預加載運動子程序預留了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實的材料，提供更美觀的假手，該項目將有較大的改進。設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，技術的進步可謂是突飛猛進。飛思卡爾的任務就是不斷地采用并開發(fā)這些技術，以便提供更好、更廣泛的器件系列，讓設計人員不斷創(chuàng)建和改進動態(tài)解決方案。
在未來設計修改中，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之間的輕松應用移植，從而可以在產品中增加更多特性。
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量。一個失去了手的人會經常感到灰心喪氣，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于身體機能的，也是關于美學的。讓他們重新找回最初的身體機能和美學，對飛思卡爾來說，無論是作為一家公司、一個設計團隊還是這個社會的一份子，都是一種莫大的榮耀。