基于單片機的腦波治療儀研制
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社會和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展給我們帶來了高質(zhì)量的生活，但在復(fù)雜而充滿緊張的社會變革中，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(xiàn)實意義。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減輕測試者的焦慮癥狀；同時，科學(xué)家們又對腦波的聽覺驅(qū)動進行調(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)來刺激大腦，然后再用EEG(electroencephalogram腦電圖)設(shè)備來監(jiān)視大腦，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腦的確在與聲音相同頻率下，以增加大腦活動來回應(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)計及實現(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，按鍵，LED顯示，指示燈顯示等。
本設(shè)計應(yīng)用AT89C52為主心芯片，單片機P0口輸出數(shù)字信號，經(jīng)過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，信號經(jīng)過模擬開關(guān)CD4053后，產(chǎn)生兩路具有一定時間差的信號。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者通過立體聲耳機聽到這些特殊編制頻率的治療波。再者，外部音樂(如CD、MP3等)可以從音頻功放前輸入，治療的同時再配合播放一些自然音樂，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LM324組成的檢波電路，再由LM3915去驅(qū)動條形LED發(fā)光管發(fā)光，以條形發(fā)光管的顯示數(shù)量來直觀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，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(yù)設(shè)光頻率信號，經(jīng)光信號驅(qū)動電路，從光電眼鏡輸出，其輸出狀態(tài)由LED指示燈顯示。
2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)
2．1 檢波電路設(shè)計
LM324為四運放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。內(nèi)部有四個運算放大器，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，以選出各個不同頻段的信號，在顯示器上利用發(fā)光二極管點亮的多少來指示信號幅度的大小。電路設(shè)計如圖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)。可
2．2 聲光強度顯示電路設(shè)計
LM3914是用來檢測模擬信號電平、驅(qū)動10位LED進行線性模擬顯示的單片集成電路，可以很方便地實現(xiàn)電壓指示、展寬刻度、零位指示、可視報警，時序發(fā)生等多種用途。從5腳處輸入經(jīng)過處理的聲光信號，LED的顯示數(shù)量與輸入電壓相對應(yīng)，這樣聲光強度便由點亮LED的多少來直觀顯示，顯示電路的連接如圖3。
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