摘要：介紹了一種基于單片機(jī)的腦波治療儀的軟件設(shè)計(jì)方案。文中對(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，著重對(duì)腦波誘導(dǎo)音樂的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。最后對(duì)系統(tǒng)輸出腦波誘導(dǎo)波進(jìn)行了測(cè)試并對(duì)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行了討論，實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)方案可行。
關(guān)鍵詞：腦波；單片機(jī)；腦波治療儀；腦波頻率引導(dǎo)

O 引言
依據(jù)現(xiàn)代腦電生理神經(jīng)心理學(xué)的研究，腦波活動(dòng)依據(jù)特定波長(zhǎng)主要分為四組模式：β、α、θ、δ，腦波活動(dòng)的某一模式與特定的精神狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。腦波治療儀是新型的醫(yī)療儀器，它依據(jù)腦波同步及腦波頻率引導(dǎo)原理，采用生物信息模擬技術(shù)，用電腦模擬各種頻率的腦電波，并調(diào)制成腦波音樂信號(hào)反饋給使用者，影響調(diào)節(jié)人體的腦電活動(dòng)水平及興奮水平，使大腦經(jīng)常處于特定的腦波狀態(tài)。目前常用的腦波軟件產(chǎn)生方法有調(diào)用函數(shù)算法生成和模擬DSS采樣輸出的方法，本文采用基于普通單片機(jī)的模擬DSS采樣輸出的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)硬件介紹
如圖l所示，系統(tǒng)由單片機(jī)，程序存儲(chǔ)器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，放大濾波電路，立體聲耳機(jī)，節(jié)目指示燈，節(jié)目時(shí)間顯示器、按鍵等構(gòu)成。系統(tǒng)可分為按鍵電路，腦波音樂產(chǎn)生電路，節(jié)目時(shí)間、節(jié)目指示燈顯示電路這三個(gè)模塊。

開機(jī)后，在用戶選擇好節(jié)目并按下開始鍵后系統(tǒng)開始運(yùn)行。開始運(yùn)行后首先由單片機(jī)產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率的腦波音樂數(shù)字信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，然后由模擬開關(guān)產(chǎn)生左右雙聲道信號(hào)，最后經(jīng)濾波放大電路進(jìn)入耳機(jī)。節(jié)目在播放過(guò)程中會(huì)有節(jié)目指示燈及運(yùn)行時(shí)間的顯示，節(jié)目時(shí)間、是以分鐘為單位來(lái)顯示。

2 系統(tǒng)軟件介紹
軟件主要由以下幾部分組成：鍵盤檢測(cè)、控制部分，腦波音樂節(jié)目產(chǎn)生部分，節(jié)目時(shí)間、節(jié)目指示燈顯示部分。
2．1 系統(tǒng)軟件流程
圖2是系統(tǒng)總流程圖。設(shè)備上電后，單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括對(duì)I／O端口及各種功能寄存器、外部設(shè)備進(jìn)行初始化，然后等待功能中斷子程序。這里鍵盤子程序調(diào)用了外部中斷，調(diào)用了定時(shí)器／計(jì)數(shù)器中斷。當(dāng)檢測(cè)到有鍵盤中斷后先去抖動(dòng)，然后讀取鍵值并轉(zhuǎn)到相應(yīng)功能子程序。腦波音樂產(chǎn)生子程序在開始鍵按下后被觸發(fā)，它將調(diào)用各定時(shí)器完成腦波聲光的產(chǎn)生。在節(jié)目開始的同時(shí)，節(jié)目時(shí)間顯示子程序?qū)?duì)時(shí)間進(jìn)行顯示。以下就設(shè)計(jì)中的一些重點(diǎn)進(jìn)行分析。

2．2 腦波聲光節(jié)目產(chǎn)生部分
圖l的模塊2為腦波音樂節(jié)目產(chǎn)生部分的硬件電路。腦波聲光節(jié)目產(chǎn)生軟件部分主要由兩個(gè)部分組成：?jiǎn)温暤滥X波音樂的生成，雙聲道音樂的生成。
2．2．1 單聲道腦波音樂的生成
因?yàn)橹委煵ǖ念l率多處在人耳聽覺范圍之外，所以用帶有治療波頻率的調(diào)幅信號(hào)來(lái)給大腦傳遞治療信號(hào)，即用治療頻率的正弦波來(lái)對(duì)一定頻率的載波進(jìn)行幅度調(diào)制來(lái)產(chǎn)生音樂，所以腦波音樂設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是調(diào)幅波的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)中沒有調(diào)用正弦函數(shù)直接產(chǎn)生正弦波數(shù)據(jù)，而是先對(duì)正弦波進(jìn)行采樣得到正弦波數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)固化在ROM中。因?yàn)橄?br />統(tǒng)采用8位單片機(jī)，一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)最大數(shù)為255，所以對(duì)采樣值的范圍選為0～255。
下面對(duì)調(diào)幅波的產(chǎn)生、調(diào)節(jié)進(jìn)行分別介紹：
(1)調(diào)幅波的產(chǎn)生
因?yàn)閱纹瑱C(jī)無(wú)法輸出負(fù)數(shù)，所以本設(shè)計(jì)的中調(diào)制信號(hào)為式(1)：

單片機(jī)分別取調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的采樣點(diǎn)然后相乘取結(jié)果的高8位作為輸出則得到信號(hào)為式(3)：