基于单片机的脑波治疗仪的软件设计研究

　　O 引言

　　依据现代脑电生理神经心理学的研究，脑波活动依据特定波长主要分为四组模式：β、α、θ、δ，脑波活动的某一模式与特定的精神状态相关联。脑波治疗仪是新型的医疗仪器，它依据脑波同步及脑波频率引导原理，采用生物信息模拟技术，用电脑模拟各种频率的脑电波，并调制成脑波音乐信号反馈给使用者，影响调节人体的脑电活动水平及兴奋水平，使大脑经常处于特定的脑波状态。目前常用的脑波软件产生方法有调用函数算法生成和模拟DSS采样输出的方法，本文采用基于普通单片机的模拟DSS采样输出的方法对系统进行设计。

　　1 系统硬件介绍

　　如图l所示，系统由单片机，程序存储器，数模转换器，放大滤波电路，立体声耳机，节目指示灯，节目时间显示器、按键等构成。系统可分为按键电路，脑波音乐产生电路，节目时间、节目指示灯显示电路这三个模块。

　　开机后，在用户选择好节目并按下开始键后系统开始运行。开始运行后首先由单片机产生预设频率的脑波音乐数字信号，此信号经数模转换电路转化为模拟信号，然后由模拟开关产生左右双声道信号，最后经滤波放大电路进入耳机。节目在播放过程中会有节目指示灯及运行时间的显示，节目时间、是以分钟为单位来显示。

　　2 系统软件介绍

　　软件主要由以下几部分组成：键盘检测、控制部分，脑波音乐节目产生部分，节目时间、节目指示灯显示部分。

　　2.1 系统软件流程

　　图2是系统总流程图。设备上电后，单片机进行系统初始化，包括对I/O端口及各种功能寄存器、外部设备进行初始化，然后等待功能中断子程序。这里键盘子程序调用了外部中断，调用了定时器/计数器中断。当检测到有键盘中断后先去抖动，然后读取键值并转到相应功能子程序。脑波音乐产生子程序在开始键按下后被触发，它将调用各定时器完成脑波声光的产生。在节目开始的同时，节目时间显示子程序将对时间进行显示。以下就设计中的一些重点进行分析。

　　2.2 脑波声光节目产生部分

　　图l的模块2为脑波音乐节目产生部分的硬件电路。脑波声光节目产生软件部分主要由两个部分组成：单声道脑波音乐的生成，双声道音乐的生成。

　　2.2.1 单声道脑波音乐的生成

　　因为治疗波的频率多处在人耳听觉范围之外，所以用带有治疗波频率的调幅信号来给大脑传递治疗信号，即用治疗频率的正弦波来对一定频率的载波进行幅度调制来产生音乐，所以脑波音乐设计的重点就是调幅波的产生。设计中没有调用正弦函数直接产生正弦波数据，而是先对正弦波进行采样得到正弦波数据，然后将数据固化在ROM中。因为系统采用8位单片机，一个字节存储最大数为255，所以对采样值的范围选为0～255。