單片機啟動超聲波發射模塊，并同時啟動計時功能。這時超聲波從腸壁1進入，在腸壁1處有部分波被反射回來，即部分回波反射1，同時在穿過腸腔內部時會產生一部分衰減，到達腸壁2時部分波被反射，即部分回波反射3。超聲波接收模塊在腸壁2處接收到穿過腸腔的超聲波，即部分波4，立即向單片機傳遞信號，單片機停止計時功能，這時可以得出超聲波穿過腸腔的時間t。

H=vt? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (1)

由于H是已知的，t可以求得，這樣就可以利用式（1）計算出超聲波穿過腸腔的平均速度v。這時可以大致推斷出腸腔的內容物是固體還是液體。其物理模型如圖6所示。

4 軟件模塊設計

單片機系統啟動后，打開外部中斷0，監視來自壓力檢測模塊的中斷信號。壓力檢測模塊不斷檢測人工肛門腸腔內的壓力變化，當腸腔內的壓力超過一定的數值時，將會觸發中斷。這時，為了判斷腸腔內容物的性質，單片機會啟動超聲波發射模塊發射超聲波，并同時啟動定時器和開啟外部中斷1。超聲波穿越腸腔內容物，將由另外一側的超聲接收模塊接收。超聲接收模塊接收超聲波后將會觸發中斷1。單片機收到中斷信號，關閉中斷1并關閉定時器。單片機讀取定時器數值，得到超聲波穿越腸腔內容物的平均時間t，然后根據公式H=vt處理數據得到超聲波穿越腸腔內容物的平均速度v。根據v，可以判斷腸腔內容物的性質。單片機將信息反饋給患者。患者根據腸腔內容物的性質來做出動作。如果患者按下了控制按鈕，單片機將會打開腸道開合開關，排出腸腔內的排泄物。

智能人工肛門的軟件系統工作流程圖如圖8所示。

在設計本系統時，沒有考慮電路的供電功耗、電路的體積大小、電子元件是否適宜植入人體等問題，完全從科研的角度來論證思路的可行性。再者，本設計不考慮腸腔內容物的流動性以及腸腔的寬度，在一定程度上理想化了系統的模型。本文針對目前直腸癌的治療方式對病人所造成的傷害，將嵌入式技術應用其中，為彌補手術的不足提供了一種解決方案。