Компьютерный аудиометр

 

 

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра Биомедицинской инженерии

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

на тему «Компьютерный аудиометр »

Автор работы  

(подпись, дата)

Направление 200000 «____________________________», специальность 200401 «________________________________________»

Группа 

 

Руководитель  работы________________________            

(подпись,  дата)

Работа защищена     Оценка 

(дата)

Члены комиссии  

                                  (подпись, дата)                         (инициалы, фамилия)

(подпись, дата)   (инициалы, фамилия)

(подпись, дата)   (инициалы, фамилия)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курск, 2012г. 

Содержание

Задание на курсовой проект                  3

Введение                     4

Принятые сокращения и обозначения                6

1 Анализ  проблемы и существующие решения    7

2 Обоснование  структурной схемы прибора    26

3 Выбор элементной  базы, расчет основных элементов и узлов 28

   3.1 Микроконтроллер 28

   3.2 ГТИ                                                                                                  34

    3.3 Таймер 36

   3.4 Контроллер амплитуды 38

   3.5 Усилитель 40

   3.6 Динамики 43

   3.7 RS-232 44

    3.8 ЖКИ 48

    3.9 Блок питания 51

Заключение           52

Список используемой литературы       53

Приложения

 

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Юго-Западный государственный университет» 
Кафедра Биомедицинской инженерии

 

Задание на курсовой проект

Студент,_______________ шифр,___________ группа _________

 

1 Тема «Компьютерный аудиометр»

2 Срок представления  работы (проекта) к защите «_____»______2012г.

3 Исходные данные (для проектирования, для научного исследования):

3.1 Устройство должно генерировать звуковые волны различной частоты и амплитуды.

3.2 Устройство должно обеспечивать  работу в комплексе с ЭВМ.

3.3 Устройство должно отображать текущие значения амплитуды и частоты на ЖКИ.

3.4 Устройство должно отображать аудиограммы на ЭВМ.

4 Содержание пояснительной записки курсового проекта:

4.1 Анализ проблемы и существующие решения  

4.2 Обоснование структурной схемы прибора   

4.3 Выбор элементной базы      

4.4 Выбор элементной базы, расчет основных элементов и узлов

5 Перечень графического материала:

5.1 Структурная схема устройства

5.2 Схема электрическая принципиальная  устройства

5.3 Алгоритм работы микроконтроллера

 

Руководитель работы (проекта)       

(подпись, дата) 

 

Задание принял к исполнению .

(подпись, дата)

 

Введение.

Нарушение слуха – довольно распространенная проблема в мире. Возникновение проблем со слухом может быть связано с биологическим старением человеческого организма либо какими-то врожденными или приобретенными заболеваниями. Например, из-за повреждений ушного канала или среднего уха. Такие случаи потери слуха называются кондуктивными или проводящими. Бывает также сенсоневральная потеря слуха, возникающая по причине повреждения нервов или чувствительных клеток улитки.

Нарушение слуха выражается не только в снижении уровня громкости поступающих  звуков, но и в нарушении восприятия звуковых сигналов определенных частот. В таком случае человек слышит, что ему говорят, но не понимает. Поэтому, если нарушение слуха возникает в раннем детском возрасте и сразу не излечивается, то это отрицательно сказывается на способности ребенка говорить и воспринимать информацию.

Проблемы со слухом ни в коем случае нельзя игнорировать как у детей, так и у взрослых, так как  они влекут целый ряд негативных последствий, которые в первую очередь  связаны с социальной адаптацией человека в обществе. Зачастую слабослышащие люди страдают от одиночества и утомления, потому что чувствуют себя в постоянной изоляции от общества. При этом нарушение слуха чаще всего ассоциируется со старостью или слабоумием, что мешает слабослышащим людям добиваться успеха на работе или в школе. Нарушение слуха напрямую или косвенно приводит к ухудшению качества жизни по всем показателям, поэтому при возникновении проблем со слухом, необходимо принимать срочные меры по компенсации его потери.

Аудиометрия — определение слуховой чувствительности к звуковым волнам различной частоты. Исследование проводит врач сурдолог. Точное исследование проводят с помощью аудиометра, но иногда может проводиться проверка с применением камертонов. Аудиометрия позволяет исследовать как костную так и воздушную проводимость. Результатом тестов является аудиограмма, по которой отоларинголог может диагностировать потерю слуха и различные болезни уха. Регулярное исследование позволяет выявить начало потери слуха.

  

Принятые  сокращения и обозначения

АЦП - Аналого-цифровой преобразователь 

БП – Блок питания 

ЖКИ - Жидкокристаллический индикатор (ЖК-дисплей)

МК - Микроконтроллер

ЭВМ – электронно-вычислительная машина

ГТИ – генератор тактовых импульсов

ОУ – операционный усилитель

 

1 Анализ  проблемы и существующие решения

      

           Способ  контроля слуха и его осуществление.

Способ контроля слуха одного или нескольких пациентов включает формирование последовательностей по числу обследуемых пациентов из тестовых звуковых сигналов задаваемой продолжительности, амплитуды и частоты, воздействие получаемыми сигналами на слух пациентов и анализ отношения пациентов к воздействующему тестовому звуковому сигналу по наличию или отсутствию с их стороны соответствующей реакции. При этом определение параметров каждого последующего тестового звукового сигнала формируемой последовательности проводится по результатам анализа отношения соответствующего пациента к предыдущему сигналу. Благодаря тому, что анализ отношения пациента к воздействующему тестовому звуковому сигналу и прекращение его подачи проводят непосредственно вслед за реакцией пациента, а при отсутствии реакции пациента - по истечении заданного интервала времени t_a , отсчитываемого от начала подачи воздействующего тестового звукового сигнала и превышающего продолжительность его звучания t_c , сокращается общая продолжительность контроля. Аудиометр, содержащий последовательно связанные центральное процессорное устройство, звуковой генератор, формирователь тестового звукового сигнала, усилитель с коммутатором, телефоны, кнопки пациента и блок сопряжения, таймер интервалов тестового звукового сигнала, соединенный по входу с центральным процессорным устройством, блок анализа реакций пациента, соединенный входами с блоком сопряжения и выходом с центральным процессорным устройством, постоянное и оперативное запоминающие устройства, соединенные по выходам с центральным процессорным устройством, отличающийся тем, что количество таймеров интервалов тестового звукового сигнала соответствует количеству обследуемых и количеству введенных таймеров интервала реакции пациента и таймеров паузы между тестовыми звуковыми сигналами, связанных по входу с центральным процессорным устройством, а блок анализа реакций пациента выполнен в виде блока приоритетных прерываний, первая группа входов которого соединена с выходами блока сопряжения, а вторая - с выходами таймеров, при этом первый и второй выходы центрального процессорного устройства соединены соответственно со вторыми входами формирователя тестового звукового сигнала и усилителя с коммутатором.

Изобретение относится к автоматическому контролю функционального состояния органов слуха людей и может быть использовано при обследовании значительного числа лиц, например, при профилактических медицинских осмотрах работающих на производствах с высоким уровнем шума, а также к приборам для проведения такого рода контроля, называемым аудиометрами.

Известны способы аудиометрии и аудиометры для их осуществления, позволяющие проводить одновременное обследование нескольких испытуемых. Так, в патентной заявке ФРГ N 2300872, кл. А 61 В 5/12 описан аудиометр, в котором в течение заданного интервала времени (времени действия) генерируется тестовый звуковой сигнал с постоянными для заданного времени действия частотой и уровнем, который одновременно поступает на несколько головных телефонов. Если испытуемый воспринял подаваемый тестовый сигнал, то он нажимает кнопку. Нажатие кнопки регистрируется совместно с информацией о месте, в котором произошло нажатие кнопки и о параметрах тестового сигнала (частота, уровень).

Недостатком способа аудиометрии, использованного в этих приборах, является то, что при проведении исследований выбор параметров каждого исследующего тестового звукового сигнала не зависит от реакции испытуемого на предыдущий сигнал, в связи с чем пациенты вынуждены подвергаться большому количеству ненужных испытаний, что приводит к их утомляемости, появлению ошибок и к увеличению общей продолжительности обследования.

Более совершенным является способ контроля слуха пациентов, использованный в аудиометре, описанном в патентной заявке Великобритании N 2157474, кл. А 61 В 5/12, в соответствии с которым в зависимости от числа одновременно обследуемых пациентов формируют определенное число последовательностей из тестовых звуковых сигналов задаваемой продолжительности, амплитуды и частоты и анализируют отношение пациентов к воздействующим тестовым звуковым сигналам по наличию или отсутствию с их стороны соответствующей реакции. При этом параметры каждого последующего тестового звукового сигнала формируемой последовательности тестовых звуковых сигналов задаются по результатам анализа отношения соответствующего пациента к предыдущему сигналу. Как следствие, каждый из пациентов получает свою индивидуальную последовательность тестовых звуковых сигналов, что при рациональном индивидуальном учете результатов предыдущих испытаний приводит к существенному сокращению общего числа испытаний, снижению утомляемости пациентов и повышению достоверности обследования.

Недостаток этого способа заключается в том, что испытания всех пациентов подчинены в нем одному и тому же заранее заданному ритму, определяемому тем, что в нем строго и единообразно для всех пациентов задан интервал времени между подаваемыми тестовыми сигналами, а это, учитывая неодинаковость быстроты реакции, проявляемой как разными, так и одним и тем же пациентом, приводит к нерациональным затратам времени.

Сокращение продолжительности обследования достигается тем, что при осуществлении контроля слуха путем подачи акустических сигналов заданной продолжительности, амплитуды и частоты для анализа отношения пациента к предыдущему акустическому сигналу, в отличие от способа-прототипа, анализ отношения пациента к воздействующему акустическому сигналу и прекращение подачи последнего проводят непосредственно вслед за реакцией пациента, а при отсутствии реакции - по истечении заданного интервала времени, отсчитываемого от начала подачи стимула и превышающего его продолжительность.

Указанные отличительные признаки позволяют использовать для ускорения контроля слуха психомоторные особенности испытуемых.

Для лиц с достаточно высокой быстротой реакции на звуковые раздражители становится возможным сократить общую продолжительность аудиометрического контроля путем сокращения продолжительности отдельных испытаний.

Для лиц с недостаточно высокой быстротой реакции сокращение продолжительности аудиометрического контроля достигается путем предоставления испытуемому дополнительного времени для нажатия кнопки, благодаря чему становится возможным правильно учитывать испытания, время реакции на которые превышает продолжительность акустического сигнала. А это позволяет избежать итераций и сократить общее количество испытаний.

Указанные отличительные признаки заявляемого способа контроля слуха являются существенными, что подтверждается отсутствием сведений об их использовании в аналогичных технических решениях, известных из патентной и специальной технической и медицинской литературы. Для реализации заявляемого способа контроля слуха предложен аудиометр, усовершенствующий аналогичный прибор и реализующий описанный выше способ контроля слуха, выбранный в качестве прототипа.

Аудиометр, выбранный в качестве прототипа, предназначен для одновременного обследования нескольких пациентов. Он содержит последовательно связанные центральное процессорное устройство, звуковой генератор, формирователь тестового звукового сигнала, усилитель с коммутатором, телефоны, кнопки пациента и блок сопряжения, таймер интервалов тестового звукового сигнала, соединенный по входу с центральным процессорным устройством, блок анализа реакций пациента, соединенный входами с блоком сопряжения и выходом с центральным процессорным устройством, постоянное и оперативное запоминающие устройства, соединенные по выходам с центральным процессорным устройством. Блок анализа реакций пациента выполнен в виде мультиплексора, что обусловливает необходимую последовательность опроса его входов по команде задающего общий ритм таймера и связанные с этим непроизводительные затраты времени на обследование пациентов.