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基于51單片機(jī)的腦波治療儀研制

作者: 時(shí)間:2011-12-20 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
O 引言
社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展給我們帶來(lái)了高質(zhì)量的生活,但在復(fù)雜而充滿緊張的社會(huì)變革中,人們承受的壓力也在增加,失眠、抑郁、狂躁、情緒不穩(wěn)等許多身心問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此,研制一種有效的精神治療儀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。研究發(fā)現(xiàn),在某些頻率下,尤其在α和θ范圍內(nèi),以節(jié)奏性閃光去刺激人腦會(huì)減輕測(cè)試者的焦慮癥狀;同時(shí),科學(xué)家們又對(duì)腦波的聽覺驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)查,即用特殊頻率的聲音(如節(jié)奏性滴答聲、音調(diào)或漩渦聲振動(dòng))來(lái)刺激大腦,然后再用EEG(electroencephalogram腦電圖)設(shè)備來(lái)監(jiān)視大腦,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腦的確在與聲音相同頻率下,以增加大腦活動(dòng)來(lái)回應(yīng)節(jié)奏性聽覺刺激。研究發(fā)現(xiàn),在聲音和光的雙重誘導(dǎo)作用下,大腦的兩腦半球進(jìn)入一種更結(jié)合或同步的狀態(tài)(brain sync),即腦波同步狀態(tài),并誘發(fā)人腦產(chǎn)生α、β、θ、δ頻率的腦電波,而這幾種腦電波又與人的精神狀態(tài)有著至關(guān)重要的聯(lián)系。腦電波和人精神狀態(tài)的關(guān)系如表l所示。

根據(jù)這個(gè)原理,可以藉由聲音和光的雙重引導(dǎo)式作用,誘使人腦產(chǎn)生α、β、θ、δ四種頻率的節(jié)律波,從而能使人的情緒獲得快速有效的釋放,以及正面的改善。

l 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
如圖l所示,系統(tǒng)外圍包括:數(shù)模轉(zhuǎn)換器,多路模擬開關(guān),電極,光電眼鏡,立體聲耳機(jī),按鍵,LED顯示,指示燈顯示等。

本設(shè)計(jì)應(yīng)用AT89C52為主心芯片,單片機(jī)P0口輸出數(shù)字信號(hào),經(jīng)過(guò)DAC0832,組成的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后,得到我們治療所需的正弦調(diào)幅波信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬開關(guān)CD4053后,產(chǎn)生兩路具有一定時(shí)間差的信號(hào)。這兩路信號(hào)經(jīng)LM324組成的前置放大電路后,再經(jīng)TDA2030組成的音頻功率放大電路處理,輸出的信號(hào)可以使聽者通過(guò)立體聲耳機(jī)聽到這些特殊編制頻率的治療波。再者,外部音樂(lè)(如CD、MP3等)可以從音頻功放前輸入,治療的同時(shí)再配合播放一些自然音樂(lè),能更很好的緩解緊張的情緒和達(dá)到好的治療效果。另外,兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)LM324組成的檢波電路,再由LM3915去驅(qū)動(dòng)條形LED發(fā)光管發(fā)光,以條形發(fā)光管的顯示數(shù)量來(lái)直觀顯示聲音信號(hào)的強(qiáng)度。

此外,單片機(jī)P0口還輸出的信號(hào),同樣經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯電路,得到一系列預(yù)設(shè)頻率的脈沖信號(hào),脈沖強(qiáng)度同樣可以由LED條形發(fā)光管顯示。
單片機(jī)端口RXD和TXD產(chǎn)生的預(yù)設(shè)光頻率信號(hào),經(jīng)光信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路,從光電眼鏡輸出,其輸出狀態(tài)由LED指示燈顯示。

2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
2.1 檢波電路設(shè)計(jì)
LM324為四運(yùn)放集成電路,采用14腳雙列直插塑料封裝。內(nèi)部有四個(gè)運(yùn)算放大器,有相位補(bǔ)償電路,電路功耗小,工作電壓范圍寬,可用正電源3~30V,或正負(fù)雙電源±1.5V~±15V工作。這種電路用于測(cè)量不同頻段信號(hào)的強(qiáng)度值,做為帶通濾波器,以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào),在顯示器上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示信號(hào)幅度的大小。電路設(shè)計(jì)如圖2。由于治療波是高頻正弦調(diào)幅波,我們利用LM324組成的帶通濾波電路便能檢出治療波的包絡(luò)???/P>


2.2 聲光強(qiáng)度顯示電路設(shè)計(jì)
LM3914是用來(lái)檢測(cè)模擬信號(hào)電平、驅(qū)動(dòng)10位LED進(jìn)行線性模擬顯示的單片集成電路,可以很方便地實(shí)現(xiàn)電壓指示、展寬刻度、零位指示、可視報(bào)警,時(shí)序發(fā)生等多種用途。從5腳處輸入經(jīng)過(guò)處理的聲光信號(hào),LED的顯示數(shù)量與輸入電壓相對(duì)應(yīng),這樣聲光強(qiáng)度便由點(diǎn)亮LED的多少來(lái)直觀顯示,顯示電路的連接如圖3。


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