基于單片機的腦波治療儀研制
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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，但在復雜而充滿(mǎn)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、情緒不穩等許多身心問(wèn)題日益嚴重。因此，研制一種有效的精神治療儀具有重要的現實(shí)意義。研究發(fā)現，在某些頻率下，尤其在α和θ范圍內，以節奏性閃光去刺激人腦會(huì )減輕測試者的焦慮癥狀；同時(shí)，科學(xué)家們又對腦波的聽(tīng)覺(jué)驅動(dòng)進(jìn)行調查，即用特殊頻率的聲音(如節奏性滴答聲、音調或漩渦聲振動(dòng))來(lái)刺激大腦，然后再用EEG(electroencephalogram腦電圖)設備來(lái)監視大腦，結果發(fā)現大腦的確在與聲音相同頻率下，以增加大腦活動(dòng)來(lái)回應節奏性聽(tīng)覺(jué)刺激。研究發(fā)現，在聲音和光的雙重誘導作用下，大腦的兩腦半球進(jìn)入一種更結合或同步的狀態(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(zhù)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。
根據這個(gè)原理，可以藉由聲音和光的雙重引導式作用，誘使人腦產(chǎn)生α、β、θ、δ四種頻率的節律波，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 系統設計及實(shí)現
如圖l所示，系統外圍包括：數模轉換器，多路模擬開(kāi)關(guān)，電極，光電眼鏡，立體聲耳機，按鍵，LED顯示，指示燈顯示等。
本設計應用AT89C52為主心芯片，單片機P0口輸出數字信號，經(jīng)過(guò)DAC0832，組成的數模轉換電路后，得到我們治療所需的正弦調幅波信號，信號經(jīng)過(guò)模擬開(kāi)關(guān)CD4053后，產(chǎn)生兩路具有一定時(shí)間差的信號。這兩路信號經(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，輸出的信號可以使聽(tīng)者通過(guò)立體聲耳機聽(tīng)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到好的治療效果。另外，兩路信號分別經(jīng)過(guò)LM324組成的檢波電路，再由LM3915去驅動(dòng)條形LED發(fā)光管發(fā)光，以條形發(fā)光管的顯示數量來(lái)直觀(guān)顯示聲音信號的強度。
此外，單片機P0口還輸出的信號，同樣經(jīng)過(guò)數模轉換芯電路，得到一系列預設頻率的脈沖信號，脈沖強度同樣可以由LED條形發(fā)光管顯示。
單片機端口RXD和TXD產(chǎn)生的預設光頻率信號，經(jīng)光信號驅動(dòng)電路，從光電眼鏡輸出，其輸出狀態(tài)由LED指示燈顯示。
2 系統硬件實(shí)現
2．1 檢波電路設計
LM324為四運放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。內部有四個(gè)運算放大器，有相位補償電路，電路功耗小，工作電壓范圍寬，可用正電源3～30V，或正負雙電源±1．5V～±15V工作。這種電路用于測量不同頻段信號的強度值，做為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號，在顯示器上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示信號幅度的大小。電路設計如圖2。由于治療波是高頻正弦調幅波，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 聲光強度顯示電路設計
LM3914是用來(lái)檢測模擬信號電平、驅動(dòng)10位LED進(jìn)行線(xiàn)性模擬顯示的單片集成電路，可以很方便地實(shí)現電壓指示、展寬刻度、零位指示、可視報警，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，LED的顯示數量與輸入電壓相對應，這樣聲光強度便由點(diǎn)亮LED的多少來(lái)直觀(guān)顯示，顯示電路的連接如圖3。
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