今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道0.引言
耳鳴是指在沒(méi)有外界聲音參與的情況下耳朵里卻有某種響聲。全世界近6億的人患有不同程度的耳鳴，其中4.3%的人其耳鳴嚴(yán)重影響生活、工作和社交活動(dòng),甚至更加嚴(yán)重。老年人的耳鳴發(fā)病率更高。目前沒(méi)有任何藥物能夠立竿見(jiàn)影地使耳鳴停止，而且使所有患者的耳鳴消失。
本文根據(jù)耳鳴產(chǎn)生的原理，大膽的設(shè)想了一種治療耳鳴的方法。選擇TMS
1.系統(tǒng)原理及其功能
物體振動(dòng)的能量在空氣等媒質(zhì)中傳播，構(gòu)成了聲波。人耳能聽(tīng)到特定頻率的聲波，其范
圍是（20-20,000赫茲）。實(shí)驗(yàn)證明，耳鳴時(shí)產(chǎn)生的聲音是一種頻率在人耳聽(tīng)域范圍內(nèi)的正弦波。我們只要用與其頻率相同、相位相反的正弦波與之疊加，就能使耳鳴得到緩解或是徹底的消除。根據(jù)上述原理，本文采用TI公司的浮點(diǎn)DSP C3X作為系統(tǒng)的核心，配合能夠處理大量數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)器以及高速D/A轉(zhuǎn)換芯片等外圍芯片，構(gòu)成了耳鳴治療系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。它主要由C3X、按鍵顯示部分、D/A轉(zhuǎn)換電路、邏輯電路、存儲(chǔ)單元以及輸出部分組成。
TMS 邏輯電路 存儲(chǔ)單元 D/A 轉(zhuǎn)換電路 按鍵顯示 輸出
該系統(tǒng)在軟、硬件的配合下能實(shí)現(xiàn)的主要功能有：
①產(chǎn)生特定頻率范圍內(nèi)的正弦波（20～20,000MHz）；
②通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)正弦波的相位、頻率；
③LED數(shù)碼顯示當(dāng)前的頻率或相位值。
2.硬件設(shè)計(jì)
硬件仿真板是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，它由一個(gè)完整的處理器系統(tǒng)構(gòu)成，具有存儲(chǔ)器、I/O接口、邏輯電路和CPU(C3X)。其硬件仿真板的框圖如下所示：
邏輯電路 RAM EPROM D/A轉(zhuǎn)換 鎖存器 按鍵控制 TMS DC/DC
圖2 硬件仿真板結(jié)構(gòu)框圖
其中，邏輯電路采用地址線和讀/寫信號(hào)混合譯碼來(lái)控制各外圍芯片的片選信號(hào)。按鍵控制部分是讓DSP響應(yīng)不同的硬件中斷，執(zhí)行相應(yīng)的不同功能（位選、數(shù)選等）的中斷子程序。
系統(tǒng)具有較復(fù)雜的內(nèi)存空間，其中有256K×32位為零等待存儲(chǔ)器，占內(nèi)存的0～03FFFFH，512K×8位EPROM為七等待存儲(chǔ)器，占內(nèi)存的400000H～41FFFFH，D/A為一等待存儲(chǔ)器，占用FDXXXXH單元。電路中采用巧妙的方法實(shí)現(xiàn)這一存取區(qū)的等待。EPROM上電自動(dòng)加入七個(gè)等待，由軟件決定D/A的等待周期（具體設(shè)置見(jiàn)軟件設(shè)計(jì)部分）。
3.軟件設(shè)計(jì)
軟件的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它影響整個(gè)系統(tǒng)的性能和使用。系統(tǒng)軟件的功能是控制用戶程序的運(yùn)行，顯示程序運(yùn)行的狀態(tài)，幫助檢查系統(tǒng)中存在的錯(cuò)誤。本系統(tǒng)的軟件分為初始化程序、波形產(chǎn)生程序、按鍵控制并顯示程序三部分組成。
（１）初始化程序
初始化主要是根據(jù)需要，對(duì)DSP的一些寄存器進(jìn)行設(shè)置。包括：
①數(shù)據(jù)頁(yè)指針（DP）：初始化DP非常重要，因?yàn)?SPAN lang=EN-US>DP的復(fù)位值是不確定的，要想正確地進(jìn)行直接尋址操作，必須在程序的開(kāi)始正確的初始化DP。
②定時(shí)控制寄存器：每個(gè)定時(shí)器都有３個(gè)寄存器分別定義其功能狀態(tài)、計(jì)數(shù)器、周期數(shù)。本系統(tǒng)采用定時(shí)器０，配合D/A建立時(shí)間（本仿真板采用的是AD7845，其D/A建立時(shí)間５微秒），將總控制寄存器808020H內(nèi)容設(shè)置為“
③總線控制寄存器（808064H）：定義了總線操作的設(shè)置。本系統(tǒng)設(shè)置為“970H”，其中WTCNT為“
④中斷使能寄存器IE、狀態(tài)寄存器ST以及中斷標(biāo)志寄存器IF等。
（２）波形產(chǎn)生程序
因?yàn)樽罱K要產(chǎn)生頻率非常高的正弦波信號(hào)，如果直接進(jìn)行正弦、乘法等計(jì)算，難以在現(xiàn)有系統(tǒng)條件下完成，而且對(duì)于小數(shù)的運(yùn)算速度也不如對(duì)整數(shù)的處理速度快。考慮以上情況在Matlab環(huán)境下，以
（３）按鍵控制以及顯示程序
一共有３個(gè)按鍵，分別對(duì)應(yīng)３個(gè)外部中斷，作用分別為位選、數(shù)選、功能選擇，均以中斷子程序的形式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)按鍵改變正弦波的頻率和相位，滿足需求。
顯示部分采用４個(gè)７段LED數(shù)碼管，能夠滿足顯示的需要，也最大程度的降低了成本。
使用仿真板調(diào)試的過(guò)程如下：
（１） 用文本編輯程序編寫源程序。
（２） 用TI公司提供的編譯程序ASM30和連接程序LNK30對(duì)其進(jìn)行編譯連接。
（３） 將連接后的*.OUT文件裝入仿真板運(yùn)行。
（４） 使用調(diào)試命令測(cè)試程序并用示波器觀察結(jié)果，定位錯(cuò)誤。
（５） 修改源程序，重復(fù)（１）～（４）的過(guò)程，直至消除所以錯(cuò)誤。
4.結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)是設(shè)計(jì)者針對(duì)耳鳴作用實(shí)質(zhì)大膽提出的一種方法，并設(shè)計(jì)軟、硬件電路進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中在能夠滿足計(jì)算速度要求的前提下，選取了性價(jià)比較高的DSP已及外圍芯片，達(dá)到了預(yù)想的設(shè)計(jì)效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]蘇濤，《DSP實(shí)用技術(shù)》，西安電子科技大學(xué)出版社，2002年6月，各地新華書店，TN911.72
[2]張偉雄，《DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用》第3版，電子工業(yè)出版社，2003年2月,TN911.72,TP332
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)