專利名稱：一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍵盤設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全數(shù)字彩色多普勒超聲診斷儀(簡(jiǎn)稱全數(shù)字彩超)通常是基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的超聲診斷系統(tǒng)，由超聲部分和計(jì)算機(jī)部分組成。不同于標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤，彩超鍵盤需要和主機(jī)融為一體，要有背景光以便能在暗室中操作等，另外還有TGC (時(shí)間增益補(bǔ)償，Time Gain Compensation)調(diào)節(jié)、Encoders (編碼器)調(diào)節(jié)等功能。針對(duì)這一需求，目前主要有兩類設(shè)計(jì)方案1.采用RS232接口；2.采用RS232接口+USB集線器。專利文獻(xiàn)CN200910108481. 7 提出的一種集成式彩超控制面板及其實(shí)現(xiàn)方法，該控制面板用一片單片機(jī)處理器完成彩超人機(jī)界面的所有操作，集中管理8段STC、按鍵和編碼器的掃描，并可發(fā)送相應(yīng)的脈寬信號(hào)控制按鍵背光燈，各模塊的信號(hào)處理后，加上不同的頭標(biāo)識(shí)以串口方式發(fā)送給主機(jī)?，F(xiàn)有 RS232接口鍵盤的缺點(diǎn)主要有兩方面
1.RS232接口被USB接口替代的趨勢(shì)，現(xiàn)在大多PC主板或工控板已不再提供外部串口， 甚至有的主板已不再有串口；
2.PC部分如需設(shè)置BIOS (基本輸入輸出系統(tǒng))，必須外接標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，給設(shè)備維護(hù)帶來了困難。專利文獻(xiàn)CN200910109169. X提出的一種多普勒超聲成像設(shè)備操作面板控制系統(tǒng)，包含控制模塊，采用FPGA實(shí)現(xiàn)TGC電位器、按鍵和編碼器等的掃描，通過RS232發(fā)送掃描碼給上位機(jī)，并可接收來自上位機(jī)的諸如調(diào)節(jié)背光燈亮度的指令，在FPGA中采用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)背光燈亮度，還采用USB集線器，集線器上行端口連接上位機(jī)，下行端口連接標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、超聲操作面板外置的USB接口等?，F(xiàn)有RS232+USB集線器方案的缺點(diǎn)為控制面板電路規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而且需要另行設(shè)計(jì)超聲特有的功能模塊、該模塊與主機(jī)的接口及其驅(qū)動(dòng)程序。無錫海鷹電子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司采用8051單片微機(jī)實(shí)現(xiàn)PS2全數(shù)字彩超鍵盤的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)兼顧BIOS設(shè)置，直接可使用操作系統(tǒng)(Windows)提供的驅(qū)動(dòng)程序。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，背景光只做全部熄滅、一半點(diǎn)亮、全部點(diǎn)亮的控制。標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤上有Num Lock, Caps Lock三個(gè)LED指示燈，為了實(shí)現(xiàn)PC主機(jī)與
鍵盤的狀態(tài)同步，采用了如下解決方案鍵盤只發(fā)送Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock按下或者釋放的代碼；根據(jù)按鍵情況，主機(jī)發(fā)送專門用于指示鍵盤上Num Lock、Caps Lock三個(gè)LED狀態(tài)的指令；鍵盤處理器收到指令后刷新指示燈。燈控僅限于Num Lock, Caps Lock和Scroll Lock三個(gè)LED,若要增加LED指示，標(biāo)準(zhǔn)鍵盤協(xié)議中沒有現(xiàn)成的指令可用，需通過專門設(shè)計(jì)鍵盤驅(qū)動(dòng)程序擴(kuò)展指令，實(shí)現(xiàn)控制目的。為了實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互，全數(shù)字彩色多普勒超聲診斷儀通常設(shè)置一些工作模式、調(diào)節(jié)模式指示燈，如B、 2B、4B、Μ、D、C等工作模式指示，Depth, Zoom, Focus等調(diào)節(jié)模式指示，
當(dāng)設(shè)備工作于某種模式時(shí)，該模式指示燈點(diǎn)亮。保持鍵盤模式指示燈與彩超主機(jī)兩者狀態(tài)一致成為PS2彩超鍵盤設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。為保持彩超主機(jī)與設(shè)備狀態(tài)同步，目前比較常用的解決方案是通過增加RS232接口將指示2燈狀態(tài)信息下傳給鍵盤CPU，主機(jī)與設(shè)備間的連接線由此增加，同時(shí)導(dǎo)致成本增加。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)
1.現(xiàn)有采用RS232接口彩超鍵盤在PC主機(jī)啟動(dòng)時(shí)無法進(jìn)入BIOS設(shè)置；
2.現(xiàn)有RS232+USB接口彩超控制面板存在電路復(fù)雜、需另行設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序等不足；
3.現(xiàn)有技術(shù)不能單獨(dú)控制每個(gè)按鍵下的背光燈。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開發(fā)簡(jiǎn)易、功能更為強(qiáng)大、可實(shí)現(xiàn)對(duì)彩超主機(jī)BIOS設(shè)置的多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，與彩超主機(jī)連接，包括TGC模塊、鍵盤模塊、LED顯示模塊、單片機(jī)控制模塊，其特征在于
所述的單片機(jī)模塊通過PS/2接口與彩超主機(jī)連接；
所述的單片機(jī)模塊接收鍵盤模塊的按鍵信號(hào)并通過PS/2接口向彩超主機(jī)發(fā)送，所述的單片機(jī)模塊還接收鍵盤模塊的LED顯示信號(hào)；
所述的單片機(jī)模塊接收TGC模塊的輸出圖像調(diào)節(jié)信號(hào)并通過PS/2接口傳送給彩超主
機(jī)；
所述的LED顯示模塊包括LED智能控制芯片，所述的單片機(jī)控制模塊輸出LED顯示信號(hào)，經(jīng)LED智能控制芯片處理后顯示。本發(fā)明的第一優(yōu)選方案為，所述的單片機(jī)控制模塊還可以通過USB接口與彩超主機(jī)連接。本發(fā)明的第二優(yōu)選方案為，所述的單片機(jī)控制模塊可以通過PS/2-USB轉(zhuǎn)換模塊與彩超主機(jī)連接，所述的PS/2-USB轉(zhuǎn)換模塊包括PS/2-USB轉(zhuǎn)換芯片。本發(fā)明的第三優(yōu)選方案為，還包括一個(gè)聲音發(fā)生模塊，與單片機(jī)控制模塊連接，所述的聲音發(fā)生模塊包括蜂鳴器。本發(fā)明的第四優(yōu)選方案為，所述的TGC模塊包括TGC調(diào)節(jié)電位器、A/D轉(zhuǎn)換模塊， 所述的TGC調(diào)節(jié)電位器通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)控制模塊連接。本發(fā)明的第五優(yōu)選方案為，所述的鍵盤模塊包括鍵盤掃描電路、編碼器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路。本發(fā)明的第六優(yōu)選方案為，所述的LED智能控制芯片采用CH452。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于采用LED智能顯示芯片對(duì)背光燈顯示做出控制，可實(shí)現(xiàn)背光燈的亮度調(diào)節(jié)。采用PS/2接口與電腦連接，無需在系統(tǒng)BIOS設(shè)置過程中外接鍵盤，維修時(shí)更為方便快捷。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)施例編碼器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路連接示意圖。圖3為本實(shí)施例背光燈控制模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，與彩超主機(jī)連接，包括TGC模塊、 鍵盤模塊、LED顯示模塊、聲音發(fā)生模塊、單片機(jī)控制模塊，
單片機(jī)模塊通過PS/2接口與彩超主機(jī)連接；
單片機(jī)模塊接收鍵盤模塊的按鍵信號(hào)并通過PS/2接口向彩超主機(jī)發(fā)送，單片機(jī)模塊還接收鍵盤模塊的LED顯示信號(hào)；
單片機(jī)模塊接收TGC模塊的輸出圖像調(diào)節(jié)信號(hào)并通過PS/2接口傳送給彩超主機(jī)； LED顯示模塊包括LED智能控制芯片，單片機(jī)控制模塊輸出LED顯示信號(hào)，經(jīng)LED智能控制芯片處理后顯示。聲音發(fā)生模塊與單片機(jī)控制模塊連接，聲音發(fā)生模塊包括蜂鳴器。用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作過程中做狀態(tài)提示。鍵盤模塊包括鍵盤掃描電路、編碼器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路。鍵盤模塊包括數(shù)字字符鍵、功能鍵和編碼器，鍵盤模塊上的按鍵按鍵以行列形式排成16*8矩陣，輸出列線16根，輸入檢測(cè)行線8根，最多支持1 鍵，每個(gè)行列線交叉處設(shè)
置一個(gè)按鍵。TGC模塊包括TGC調(diào)節(jié)電位器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，TGC調(diào)節(jié)電位器通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)控制模塊連接，AD轉(zhuǎn)換模塊為串行8通道，采用TLC0838或ADC0838，單片機(jī)控制模塊定時(shí)掃描TGC電位器的增益值，增益值轉(zhuǎn)換成掃描碼，加入增益標(biāo)識(shí)碼后，然后發(fā)送給彩超主機(jī)，為保證鍵掃周期，設(shè)定通道標(biāo)識(shí)字，每次只檢測(cè)通道標(biāo)識(shí)字所對(duì)應(yīng)的一個(gè)TGC電位器，檢測(cè)完成后通道標(biāo)識(shí)字加1，指向下一通道。本全數(shù)字彩超由超聲前端，彩超主機(jī)、顯示器和超聲控制面板組成。超聲控制面板可分為一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)和軌跡球控制模塊兩部分。軌跡球等同于鼠標(biāo)，可直接采用USB或PS2
接口與彩超主機(jī)直接相連，沒有采用非主流的RS232串口軌跡球。如圖2所示，編碼器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路包括8個(gè)編碼器，8個(gè)編碼器的A、B端共16個(gè)信號(hào)通過2片4051與單片機(jī)連接，8個(gè)編碼器的C端分別連接到單片機(jī)的PI. 0-P1. 7引腳。 幾個(gè)調(diào)節(jié)功能共用一個(gè)編碼器，如Angle、Filter、Baseline、Velocity、Power、ECG共用一個(gè)編碼器，Depth, Zoom, Focus共用一個(gè)編碼器。鍵盤掃描電路提供了Angle、Filter、Baseline、Velocity、Power、ECG 六個(gè)按鍵， 按鍵用于激活/退出該調(diào)節(jié)功能，激活時(shí)按鍵的背光燈點(diǎn)亮，同時(shí)鍵盤模塊發(fā)送調(diào)節(jié)狀態(tài)控制字給彩超主機(jī)，每次只有其中的一種調(diào)節(jié)有效，其共用的旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)送旋轉(zhuǎn)代碼給彩超主機(jī)，因采用狀態(tài)同步技術(shù)，彩超主機(jī)可識(shí)別當(dāng)前調(diào)節(jié)狀態(tài)，故不需要為每種調(diào)節(jié)模式設(shè)計(jì)不同的旋轉(zhuǎn)代碼。參考圖3，LED智能控制芯片采用CH452，每片CH452可控制64個(gè)LED，可接收來自 MCU的控制指令，獨(dú)立控制各個(gè)LED的亮與滅，并可通過占空比設(shè)定實(shí)現(xiàn)亮度控制。多片數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片可級(jí)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)更多的LED驅(qū)動(dòng)。直接利用現(xiàn)成芯片，不用為燈控專門設(shè)計(jì)電路，接口簡(jiǎn)單，成本低。燈控為超聲特有電路，為保存用戶設(shè)置，采用如下方案
1.設(shè)定單片機(jī)控制模塊內(nèi)部EEPROM內(nèi)部某一存儲(chǔ)單元作為亮度控制寄存，開機(jī)時(shí)讀取該內(nèi)容，轉(zhuǎn)
換為亮度控制碼，然后寫入LED智能控制芯片；
2.開機(jī)時(shí)檢測(cè)燈控鍵是否按下；
3.燈控鍵按下則控制亮度有暗到強(qiáng)逐級(jí)變化，最強(qiáng)后又恢復(fù)為最暗，如此反復(fù)，亮度控制碼隨之變化；
4.亮度達(dá)到用戶需要時(shí)釋放按鍵，當(dāng)前亮度控制碼換算后寫入EEPROM；
5.若開機(jī)時(shí)燈控鍵未按下，則表示直接使用上次設(shè)定值不作改變。實(shí)現(xiàn)鍵盤中狀態(tài)指示燈與主機(jī)狀態(tài)同步的方法
1.開機(jī)時(shí)鍵盤處理單片機(jī)加載與超聲診斷系統(tǒng)PC主機(jī)相同的狀態(tài)控制字，寫入單片機(jī)內(nèi)部RAM ；
2.正常工作時(shí)，根據(jù)掃描到的按鍵信息和寄存于單片機(jī)片內(nèi)RAM中的狀態(tài)控制字的內(nèi)
容，
單片機(jī)控制模塊計(jì)算出新的狀態(tài)控制字，將新的狀態(tài)控制字存入單片機(jī)控制模塊內(nèi)部 RAM，并刷新背光燈狀態(tài)，同時(shí)將狀態(tài)控制字換算成狀態(tài)信息碼，以鍵盤掃描碼形式發(fā)送給彩超主機(jī)；
彩超主機(jī)通過軟件完成解析，一方面刷新狀態(tài)寄存器，另一方面將狀態(tài)控制字下發(fā)給超聲前端。狀態(tài)控制字分為工作狀態(tài)控制字、調(diào)節(jié)狀態(tài)控制字。由狀態(tài)控制字計(jì)算得到狀態(tài)控制碼。狀態(tài)信息碼發(fā)送格式為狀態(tài)信息頭標(biāo)識(shí)碼+狀態(tài)控制字序號(hào)碼+狀態(tài)控制碼+ 狀態(tài)信息尾標(biāo)識(shí)碼。本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)狀態(tài)控制字為單字節(jié)數(shù)據(jù)，以十進(jìn)制無符號(hào)數(shù)，表示取值范圍為 0-255，預(yù)留位置0，實(shí)際使用值范圍為0-31。第一調(diào)節(jié)功能中Power調(diào)節(jié)激活，第二調(diào)節(jié)功能中D印th調(diào)節(jié)激活，對(duì)應(yīng)狀態(tài)控制字以二進(jìn)制數(shù)表示為00010101，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制為021，狀態(tài)信息碼為0、2、1。本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例所示的保護(hù)范圍，所有基于本實(shí)施例的發(fā)明思想，皆在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，與彩超主機(jī)連接，包括TGC模塊、鍵盤模塊、 LED顯示模塊、單片機(jī)控制模塊，其特征在于所述的單片機(jī)模塊通過PS/2接口與彩超主機(jī)連接；所述的單片機(jī)模塊接收鍵盤模塊的按鍵信號(hào)并通過PS/2接口向彩超主機(jī)發(fā)送，所述的單片機(jī)模塊還接收鍵盤模塊的LED顯示信號(hào)；所述的單片機(jī)模塊接收TGC模塊的輸出圖像調(diào)節(jié)信號(hào)并通過PS/2接口傳送給彩超主機(jī)；所述的LED顯示模塊包括LED智能控制芯片，所述的單片機(jī)控制模塊輸出LED顯示信號(hào)，經(jīng)LED智能控制芯片處理后顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)控制模塊還可以通過USB接口與彩超主機(jī)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)控制模塊可以通過PS/2-USB轉(zhuǎn)換模塊與彩超主機(jī)連接，所述的PS/2-USB轉(zhuǎn)換模塊包括PS/2-USB轉(zhuǎn)換芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)聲音發(fā)生模塊，與單片機(jī)控制模塊連接，所述的聲音發(fā)生模塊包括蜂鳴器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 TGC模塊包括TGC調(diào)節(jié)電位器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述的TGC調(diào)節(jié)電位器通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)控制模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的鍵盤模塊包括鍵盤掃描電路、編碼器運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 LED智能控制芯片采用CH452。
全文摘要
本發(fā)明一種多普勒超聲診斷儀鍵盤控制系統(tǒng)，與彩超主機(jī)連接，單片機(jī)控制模塊、鍵盤模塊、TGC模塊、LED顯示模塊、聲音發(fā)生模塊。采用LED智能顯示芯片對(duì)背光燈顯示做出控制，可實(shí)現(xiàn)背光燈的整體亮度調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)每個(gè)LED的單獨(dú)亮/滅控制。采用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)鍵盤中狀態(tài)指示燈與主機(jī)狀態(tài)同步技術(shù)，用工作模式、調(diào)節(jié)模式指示燈以實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互。采用PS/2接口與電腦連接，無需在系統(tǒng)BIOS設(shè)置過程中外接其它鍵盤，安裝、維護(hù)時(shí)更為方便快捷。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102349837SQ201110197159
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者焦建華, 王道軍, 虞敏浩, 項(xiàng)四平 申請(qǐng)人:無錫海鷹電子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司