基于51單片機(jī)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(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(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)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(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，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(jī)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(dá)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(qiáng)度。
此外，單片機(jī)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(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，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(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。這種電路用于測量不同頻段信號的強(qiáng)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(diǎn)亮的多少來指示信號幅度的大小。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)。可
2．2 聲光強(qiáng)度顯示電路設(shè)計(jì)
LM3914是用來檢測模擬信號電平、驅(qū)動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(qiáng)度便由點(diǎn)亮LED的多少來直觀顯示，顯示電路的連接如圖3。
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