脑功能障碍治疗仪的设计

　　近年来,临床实验证明安全、健康、柔和的仿生物电刺激小脑顶核区,可使脑血管扩张,局部脑血流量增加,缓解缺血性脑损害,加速脑损害的康复.现在市面上的同类产品,价格昂贵,界面复杂难以操作,而且输出的是等幅脉冲,对人体的治疗效果较差.本文设计的脑功能治疗仪可以输出频率和幅值可编程的低频锯齿波、三角波和正弦波,可对人体进行较大幅度的瞬间电刺激,这样既安全有效又无疼痛,且治疗效果显著,人机界面友好,操作简单,成本低廉.文中提出的脑功能治疗仪是由单片机AT89S51及其时钟、复位电路组成的控制电路,通过键盘设置想要的波形、频率、幅值和治疗时间,并可以在8段码数码管上显示其数值,编辑好的波形可以在液晶显示器LCD上显示,而且还有几种现有的模式可供选择,无需重新设置.

　　1　总体方案设计

　　脑功能障碍治疗仪主要由单片机控制模块、幅度控制、频率控制、人机接口和波形输出等几部分组成.

　　系统总体框图如图1所示.

　　控制模块主要由AT89S51单片机及其时钟电路和复位电路组成.幅度控制模块主要由两片D/A转换芯片DAC0832组成.频率控制模块主要由AD9850和A/D转换芯片A/D0809组成.人机接口模块主要包括接口扩展芯片8279、独立键盘、4位8段数码管和液晶显示器EDM12864B等组成.波形输出模块主要由低通滤波器、高压/高速功率放大器PA69组成.

　　系统的总体流程如图2所示.

　　系统上电复位后,通过键盘设置输出波形的幅度、频率、治疗时间和治疗模式等参数,在设置的同时可在数码管上显示其数值,并通过LED二极管闪烁提示正在设置的参数.单片机通过频率控制模块和幅度控制模块处理后输出编辑后的波形,通过两对电极无刺激地引入人体,其中两个主电极粘附于耳突上,辅助电极粘附在病肢上.同时在液晶显示器上显示相应的波形.

　　2　系统模块设计

　　2.1　人机接口设计

　　脑功能障碍治疗仪采用AT89S51单片机作为控制核心,来控制其他部分协调的工作.由于AT89S51的I/O口只有4个: P0, P1, P2, P3.这里通过扩展芯片8279扩展I/O口,用于键盘、数码管接口和液晶显示器的接口.键盘采用7个独立按键,其中K1~K5用于设置波形、频率、幅值、时间和治疗模式选项,K6和K7两个按键用于滚动式设置某个选项的数值,对某个选项的数值进行加减设置.此外, 20H和21H存放频率值, 22H和23H存放幅度值, 24H存放波形值, 25H存放时间值, 26H存放模式值,并将设置的数值通过数码管显示出来,方便用户校对.键盘的工作流程如图3所示.

　　键盘的扫描方式设置为中断式,可以及时快速地响应用户的需求,并且将用户设置好的波形及时显示在液晶屏上.