專利名稱：數字音樂電治療儀的制作方法
技術領域：
本發明屬于醫療保健儀器領域，尤其是涉及數字音樂電治療儀。
背景技術：
音樂電療是在普通電療的基礎上結合音樂療法，并吸取了我國傳統針灸療法的特點發展起來的新型技術，具有刺激經穴和音樂治療的雙重功效。傳統的音樂電治療儀是以磁帶機、CD等外部音響設備為音源，這樣的音樂電治療儀存在很多缺點。磁帶機長期使用后，具有易污損、易卡帶、失真大、動態范圍小、信噪比低等問題，特別是具有機械噪聲會時常竄入聲道等通病；其體積龐大，不便于攜帶，必須在醫院接受治療，不適合家庭使用；操作煩瑣，必須有專人來幫助才可完成治療；可視性差，患者并不知道接受了什么樣的刺激；沒有與PC機的接口，無治療檔案的存儲查詢功能。
發明內容
為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種數字音樂電治療儀，該儀器能為患者提供聽覺上的高音質享受，又便于更換音樂，同時亦具有U盤存儲功能，還能使治療信號更具透明化，使患者放心地接受治療，保證了患者的安全，利用USB通訊電路把采集到的治療信號傳送到PC機，在PC機的操作界面上能夠完成治療信號的存儲、打印、輸出以及查詢等功能。本發明采用的技術方案是數字音樂電治療儀包括，內置MP3音源、外置音源接口、LCD液晶顯示電路、治療電極、直流電源部分、包括前置放大電路和功率放大電路的音頻信號放大電路、限流升壓電路、用于采集治療信號數據采集系統，數據采集系統包括模數轉換電路、USB通訊電路、PC機接收界面，音頻信號放大電路的輸出信號通過限流升壓電路后，與治療電極相連接。
所說的音頻信號放大電路由雙通前置放大集成電路和雙通功率放大集成電路及外圍電阻和電容組成。
所說的限流升壓電路由電壓比較器、繼電器、音頻變壓器以及穩壓管、電阻組成，該電路的輸入端與音頻信號放大電路的輸出端相連，經過繼電器的常閉受控開關與音頻變壓器初級相連，信號經過音頻變壓器初級后利用電壓比較器控制繼電器的開合以達到限流的目的，音頻變壓器次級輸出經過電阻分壓，最終輸出給治療電極。
所說的數據采集系統硬件電路由運算放大器、AD轉換器、USB接口控制器及外圍電阻、電容、晶振組成，數據采集系統的輸入從運算放大器的輸入端引出并與音頻信號放大電路的輸出端相連，而運算放大器的輸出端再接AD轉換器的模擬信號輸入端，AD轉換器的數字信號輸出端直接與USB控制器IC42的低八位數據總線相連，USB接口控制器IC42的USB數據輸出端通過USB接口最終連接到PC機上，而高八位數據總線與LCD液晶顯示電路相連。
所說的數據采集系統，USB接口控制器是負責啟動USB設備，接著對其進行檢測，如果檢測失敗則顯示錯誤，若檢測成功的話則開始設置參數，之后進行A/D轉換器的啟動；A/D轉換器是負責數據轉換，然后向PC機請求上傳數據包，若報告數據丟失則重新請求，若獲得有效數據包則進行存儲顯示并延時直至下一數據包到來后再次請求，若沒有獲得有效數據包則看下一組數據包是否準備就緒，若準備就緒則報告數據丟失，而后重新請求，沒有準備就緒則直接重新請求。
本發明具備以下效果由于本發明采用了MP3播放器作為內置音源，從而既保證了患者聽覺上的高音質享受，又便于更換音樂，同時亦具有U盤存儲功能。液晶顯示屏能夠實時顯示治療信號的波形，治療信號更具透明化，使患者放心地接受治療。限流保護電路能控制輸出電流在30mA以下，保證了患者的安全。利用USB通訊電路把采集到的治療信號傳送到PC機，在PC機的操作界面上能夠完成治療信號的存儲、打印、輸出以及查詢等功能特點。
圖1為本發明的總體結構原理框圖。
圖2為本發明的音頻信號放大部分的設計框圖。
圖3為本發明的限流升壓電路原理圖。
圖4為本發明的數據采集系統硬件電路。
圖5為本發明的數據采集系統中軟件部分流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
如附圖1所示，依據本發明提出的音樂電治療儀包括內置MP3音源、外置音源接口、音頻信號放大電路(包括前置放大電路和功率放大電路)、限流升壓電路、數據采集系統(包括模數轉換電路、USB通訊電路、PC機接收界面)、LCD液晶顯示電路、治療電極和直流電源部分。
MP3模塊部分產生數字音樂信號，將生成的音樂信號分為兩路，一路通過耳機輸出，用于人耳收聽；另外一路送給音頻信號放大電路進行放大處理。同時，本發明也具有外置音源接口，以兼容外置音源，患者可從二者中選擇其一進行治療。音頻信號放大電路的輸出信號通過限流保護后，與治療電極相連接，最終作用于患處。數據采集系統將采集治療信號，一路傳送給液晶顯示模塊用于顯示治療信號的波形變化；另一路傳送給PC機，以便進行數據保存。而直流電源部分把市電轉換成治療儀內部各個部分所需的直流電壓。
MP3模塊的電路圖及其工作原理已是公知公用的技術，在此不再詳述。
本發明的音頻信號放大電路如附圖2所示，它由雙通前置放大集成電路IC20(型號為BA3308)和雙通功率放大集成電路IC21(型號為BA5406)及外圍電阻R200～R213和電容C200～C220組成。音頻信號放大電路的輸入從前置放大集成電路IC20的輸入端引出并與MP3模塊的信號輸出端相連，而前置放大集成電路的輸出端通過耦合電容C208和C209與功率放大集成電路IC21的輸入端相連，而功率放大集成電路IC21的輸出經耦合電容C219和C220，分別接后續的限流升壓電路。
本發明的限流升壓電路原理圖如附圖3所示(這里我們只選取了兩路音頻信號當中的一路來說明，兩路信號的限流升壓是完全一樣的)，它由電壓比較器IC30(型號為LM393)、繼電器J1、音頻變壓器T1以及穩壓管D300、電阻R300～302組成。該電路的輸入端與音頻信號放大電路的輸出端相連，經過繼電器的常閉受控開關與音頻變壓器初級相連，信號經過音頻變壓器初級后利用電壓比較器控制繼電器的開合以達到限流的目的。音頻變壓器次級輸出經過電阻R302的分壓，最終輸出給治療電極。
本發明的數據采集系統硬件電路如附圖4所示，它由運算放大器IC40(型號為LM358)、AD轉換器IC41(型號為MAX154)、USB接口控制器IC42(型號為CY7C68013)及外圍電阻R400～R410、電容C400～C402、晶振Y1組成。數據采集系統的輸入從運算放大器IC40的輸入端引出并與音頻信號放大電路的輸出端相連，而運算放大器IC40的輸出端再接AD轉換器IC41的模擬信號輸入端。AD轉換器IC41的數字信號輸出端直接與USB控制器IC42的低八位數據總線相連，USB接口控制器IC42的USB數據輸出端通過USB接口最終連接到PC機上，而高八位數據總線與LCD液晶顯示電路相連。
本發明的數據采集系統中軟件部分流程圖如附圖5所示，首先啟動USB設備，接著對其進行檢測，如果檢測失敗則顯示錯誤，若檢測成功的話則開始設置參數，之后進行A/D轉換的啟動。A/D轉換后，向PC機請求上傳數據包，若報告數據丟失則重新請求；若獲得有效數據包則進行存儲顯示并延時直至下一數據包到來后再次請求，若沒有獲得有效數據包則看下一組數據包是否準備就緒，若準備就緒則報告數據丟失，而后重新請求，沒有準備就緒則直接重新請求。
本發明的電路設計分述如下1、電源電路市電220V經濾波電感和保險絲進入變壓器，經整流、濾波、穩壓后輸出3.3V、5V和±12V多種直流電壓給系統各個部分提供電源。
2、MP3模塊電路主要由主控制器、PWM處理器、FLASH存儲器、數模轉換器以及鍵控電路組成。其中主控制器型號為AT89C51SND1C，PWM處理器主要是使PCM格式的音樂信號轉換為PWM格式。
3、音頻信號放大電路從MP3模塊電路輸出的音頻信號是比較微小的，利用音頻信號放大電路先對音樂信號進行前置放大后再進行功率放大，這樣會保持一個較好的音質，盡量達到治療端信號與耳機端播放的信號節奏一致。主要器件是音頻前置放大器BA3308以及音頻功率放大器BA5406。
4、限流升壓電路為了保護人身安全，有必要對治療信號的電流大小予以限制，這里，利用了電壓比較器IC30控制繼電器來達到限流的目的。同時，為了達到治療的目的，治療信號的電壓值要經過變壓器T1的升壓才能使人體有所感知。最終輸出的治療信號電流限制在0～30mA，電壓幅值為0～180V。
5、數據采集系統電路該電路目的是能將治療信號提取到PC機以及LCD液晶模塊上顯示。首先利用運算放大器IC40把音頻信號放大電路的輸出調整到A/D轉換器IC41能處理的0～5V之間的范圍，然后再把A/D轉換器IC41輸出的數字信號通過USB控制器IC42，一方面傳送到PC機顯示并儲存，一方面傳送到LCD液晶模塊實時顯示出來。
權利要求
1.一種數字音樂電治療儀，其特征在于，內置MP3音源、外置音源接口、LCD液晶顯示電路、治療電極、直流電源部分、包括前置放大電路和功率放大電路的音頻信號放大電路、限流升壓電路、用于采集治療信號數據采集系統，數據采集系統包括模數轉換電路、USB通訊電路、PC機接收界面，音頻信號放大電路的輸出信號通過限流升壓電路后，與治療電極相連接。
2.根據權利要求1所述的一種數字音樂電治療儀，其特征在于，所說的音頻信號放大電路由雙通前置放大集成電路和雙通功率放大集成電路及外圍電阻和電容組成。
3.根據權利要求1所述的一種數字音樂電治療儀，其特征在于，所說的限流升壓電路由電壓比較器、繼電器、音頻變壓器以及穩壓管、電阻組成，該電路的輸入端與音頻信號放大電路的輸出端相連，經過繼電器的常閉受控開關與音頻變壓器初級相連，信號經過音頻變壓器初級后利用電壓比較器控制繼電器的開合以達到限流的目的，音頻變壓器次級輸出經過電阻分壓，最終輸出給治療電極。
4.根據權利要求1所述的一種數字音樂電治療儀，其特征在于，所說的數據采集系統硬件電路由運算放大器、AD轉換器、USB接口控制器及外圍電阻、電容、晶振組成，數據采集系統的輸入從運算放大器的輸入端引出并與音頻信號放大電路的輸出端相連，而運算放大器的輸出端再接AD轉換器的模擬信號輸入端，AD轉換器的數字信號輸出端直接與USB控制器IC42的低八位數據總線相連，USB接口控制器IC42的USB數據輸出端通過USB接口最終連接到PC機上，而高八位數據總線與LCD液晶顯示電路相連。
5.根據權利要求1所述的一種數字音樂電治療儀，其特征在于，所說的數據采集系統，USB接口控制器是負責啟動USB設備，接著對其進行檢測，如果檢測失敗則顯示錯誤，若檢測成功的話則開始設置參數，之后進行A/D轉換器的啟動；A/D轉換器是負責數據轉換，然后向PC機請求上傳數據包，若報告數據丟失則重新請求，若獲得有效數據包則進行存儲顯示并延時直至下一數據包到來后再次請求，若沒有獲得有效數據包則看下一組數據包是否準備就緒，若準備就緒則報告數據丟失，而后重新請求，沒有準備就緒則直接重新請求。
全文摘要
本發明涉及醫療保健儀器領域，尤其是涉及數字音樂電治療儀。為提供一種數字音樂電治療儀，該儀器能為患者提供聽覺上的高音質享受，又便于更換音樂，同時亦具有U盤存儲功能，利用USB通訊電路把采集到的治療信號傳送到PC機。本發明采用的技術方案是數字音樂電治療儀包括，內置MP3音源、外置音源接口、LCD液晶顯示電路、治療電極、直流電源部分、包括前置放大電路和功率放大電路的音頻信號放大電路、限流升壓電路、用于采集治療信號數據采集系統，數據采集系統包括模數轉換電路、USB通訊電路、PC機接收界面，音頻信號放大電路的輸出信號通過限流升壓電路后，與治療電極相連接。本發明主要用于制造數字音樂電治療設備。
文檔編號G11C7/16GK1868557SQ200610014399
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月21日 優先權日2006年6月21日
發明者趙美蓉, 范志涵 申請人:天津大學