专利名称：数字音乐电治疗仪的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗保健仪器领域，尤其是涉及数字音乐电治疗仪。
背景技术：
音乐电疗是在普通电疗的基础上结合音乐疗法，并吸取了我国传统针灸疗法的特点发展起来的新型技术，具有刺激经穴和音乐治疗的双重功效。传统的音乐电治疗仪是以磁带机、CD等外部音响设备为音源，这样的音乐电治疗仪存在很多缺点。磁带机长期使用后，具有易污损、易卡带、失真大、动态范围小、信噪比低等问题，特别是具有机械噪声会时常窜入声道等通病；其体积庞大，不便于携带，必须在医院接受治疗，不适合家庭使用；操作烦琐，必须有专人来帮助才可完成治疗；可视性差，患者并不知道接受了什么样的刺激；没有与PC机的接口，无治疗档案的存储查询功能。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种数字音乐电治疗仪，该仪器能为患者提供听觉上的高音质享受，又便于更换音乐，同时亦具有U盘存储功能，还能使治疗信号更具透明化，使患者放心地接受治疗，保证了患者的安全，利用USB通讯电路把采集到的治疗信号传送到PC机，在PC机的操作界面上能够完成治疗信号的存储、打印、输出以及查询等功能。本发明采用的技术方案是数字音乐电治疗仪包括，内置MP3音源、外置音源接口、LCD液晶显示电路、治疗电极、直流电源部分、包括前置放大电路和功率放大电路的音频信号放大电路、限流升压电路、用于采集治疗信号数据采集系统，数据采集系统包括模数转换电路、USB通讯电路、PC机接收界面，音频信号放大电路的输出信号通过限流升压电路后，与治疗电极相连接。
所说的音频信号放大电路由双通前置放大集成电路和双通功率放大集成电路及外围电阻和电容组成。
所说的限流升压电路由电压比较器、继电器、音频变压器以及稳压管、电阻组成，该电路的输入端与音频信号放大电路的输出端相连，经过继电器的常闭受控开关与音频变压器初级相连，信号经过音频变压器初级后利用电压比较器控制继电器的开合以达到限流的目的，音频变压器次级输出经过电阻分压，最终输出给治疗电极。
所说的数据采集系统硬件电路由运算放大器、AD转换器、USB接口控制器及外围电阻、电容、晶振组成，数据采集系统的输入从运算放大器的输入端引出并与音频信号放大电路的输出端相连，而运算放大器的输出端再接AD转换器的模拟信号输入端，AD转换器的数字信号输出端直接与USB控制器IC42的低八位数据总线相连，USB接口控制器IC42的USB数据输出端通过USB接口最终连接到PC机上，而高八位数据总线与LCD液晶显示电路相连。
所说的数据采集系统，USB接口控制器是负责启动USB设备，接着对其进行检测，如果检测失败则显示错误，若检测成功的话则开始设置参数，之后进行A/D转换器的启动；A/D转换器是负责数据转换，然后向PC机请求上传数据包，若报告数据丢失则重新请求，若获得有效数据包则进行存储显示并延时直至下一数据包到来后再次请求，若没有获得有效数据包则看下一组数据包是否准备就绪，若准备就绪则报告数据丢失，而后重新请求，没有准备就绪则直接重新请求。
本发明具备以下效果由于本发明采用了MP3播放器作为内置音源，从而既保证了患者听觉上的高音质享受，又便于更换音乐，同时亦具有U盘存储功能。液晶显示屏能够实时显示治疗信号的波形，治疗信号更具透明化，使患者放心地接受治疗。限流保护电路能控制输出电流在30mA以下，保证了患者的安全。利用USB通讯电路把采集到的治疗信号传送到PC机，在PC机的操作界面上能够完成治疗信号的存储、打印、输出以及查询等功能特点。
图1为本发明的总体结构原理框图。
图2为本发明的音频信号放大部分的设计框图。
图3为本发明的限流升压电路原理图。
图4为本发明的数据采集系统硬件电路。
图5为本发明的数据采集系统中软件部分流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如附图1所示，依据本发明提出的音乐电治疗仪包括内置MP3音源、外置音源接口、音频信号放大电路(包括前置放大电路和功率放大电路)、限流升压电路、数据采集系统(包括模数转换电路、USB通讯电路、PC机接收界面)、LCD液晶显示电路、治疗电极和直流电源部分。
MP3模块部分产生数字音乐信号，将生成的音乐信号分为两路，一路通过耳机输出，用于人耳收听；另外一路送给音频信号放大电路进行放大处理。同时，本发明也具有外置音源接口，以兼容外置音源，患者可从二者中选择其一进行治疗。音频信号放大电路的输出信号通过限流保护后，与治疗电极相连接，最终作用于患处。数据采集系统将采集治疗信号，一路传送给液晶显示模块用于显示治疗信号的波形变化；另一路传送给PC机，以便进行数据保存。而直流电源部分把市电转换成治疗仪内部各个部分所需的直流电压。
MP3模块的电路图及其工作原理已是公知公用的技术，在此不再详述。
本发明的音频信号放大电路如附图2所示，它由双通前置放大集成电路IC20(型号为BA3308)和双通功率放大集成电路IC21(型号为BA5406)及外围电阻R200～R213和电容C200～C220组成。音频信号放大电路的输入从前置放大集成电路IC20的输入端引出并与MP3模块的信号输出端相连，而前置放大集成电路的输出端通过耦合电容C208和C209与功率放大集成电路IC21的输入端相连，而功率放大集成电路IC21的输出经耦合电容C219和C220，分别接后续的限流升压电路。
本发明的限流升压电路原理图如附图3所示(这里我们只选取了两路音频信号当中的一路来说明，两路信号的限流升压是完全一样的)，它由电压比较器IC30(型号为LM393)、继电器J1、音频变压器T1以及稳压管D300、电阻R300～302组成。该电路的输入端与音频信号放大电路的输出端相连，经过继电器的常闭受控开关与音频变压器初级相连，信号经过音频变压器初级后利用电压比较器控制继电器的开合以达到限流的目的。音频变压器次级输出经过电阻R302的分压，最终输出给治疗电极。
本发明的数据采集系统硬件电路如附图4所示，它由运算放大器IC40(型号为LM358)、AD转换器IC41(型号为MAX154)、USB接口控制器IC42(型号为CY7C68013)及外围电阻R400～R410、电容C400～C402、晶振Y1组成。数据采集系统的输入从运算放大器IC40的输入端引出并与音频信号放大电路的输出端相连，而运算放大器IC40的输出端再接AD转换器IC41的模拟信号输入端。AD转换器IC41的数字信号输出端直接与USB控制器IC42的低八位数据总线相连，USB接口控制器IC42的USB数据输出端通过USB接口最终连接到PC机上，而高八位数据总线与LCD液晶显示电路相连。
本发明的数据采集系统中软件部分流程图如附图5所示，首先启动USB设备，接着对其进行检测，如果检测失败则显示错误，若检测成功的话则开始设置参数，之后进行A/D转换的启动。A/D转换后，向PC机请求上传数据包，若报告数据丢失则重新请求；若获得有效数据包则进行存储显示并延时直至下一数据包到来后再次请求，若没有获得有效数据包则看下一组数据包是否准备就绪，若准备就绪则报告数据丢失，而后重新请求，没有准备就绪则直接重新请求。
本发明的电路设计分述如下1、电源电路市电220V经滤波电感和保险丝进入变压器，经整流、滤波、稳压后输出3.3V、5V和±12V多种直流电压给系统各个部分提供电源。
2、MP3模块电路主要由主控制器、PWM处理器、FLASH存储器、数模转换器以及键控电路组成。其中主控制器型号为AT89C51SND1C，PWM处理器主要是使PCM格式的音乐信号转换为PWM格式。
3、音频信号放大电路从MP3模块电路输出的音频信号是比较微小的，利用音频信号放大电路先对音乐信号进行前置放大后再进行功率放大，这样会保持一个较好的音质，尽量达到治疗端信号与耳机端播放的信号节奏一致。主要器件是音频前置放大器BA3308以及音频功率放大器BA5406。
4、限流升压电路为了保护人身安全，有必要对治疗信号的电流大小予以限制，这里，利用了电压比较器IC30控制继电器来达到限流的目的。同时，为了达到治疗的目的，治疗信号的电压值要经过变压器T1的升压才能使人体有所感知。最终输出的治疗信号电流限制在0～30mA，电压幅值为0～180V。
5、数据采集系统电路该电路目的是能将治疗信号提取到PC机以及LCD液晶模块上显示。首先利用运算放大器IC40把音频信号放大电路的输出调整到A/D转换器IC41能处理的0～5V之间的范围，然后再把A/D转换器IC41输出的数字信号通过USB控制器IC42，一方面传送到PC机显示并储存，一方面传送到LCD液晶模块实时显示出来。
权利要求
1.一种数字音乐电治疗仪，其特征在于，内置MP3音源、外置音源接口、LCD液晶显示电路、治疗电极、直流电源部分、包括前置放大电路和功率放大电路的音频信号放大电路、限流升压电路、用于采集治疗信号数据采集系统，数据采集系统包括模数转换电路、USB通讯电路、PC机接收界面，音频信号放大电路的输出信号通过限流升压电路后，与治疗电极相连接。
2.根据权利要求1所述的一种数字音乐电治疗仪，其特征在于，所说的音频信号放大电路由双通前置放大集成电路和双通功率放大集成电路及外围电阻和电容组成。
3.根据权利要求1所述的一种数字音乐电治疗仪，其特征在于，所说的限流升压电路由电压比较器、继电器、音频变压器以及稳压管、电阻组成，该电路的输入端与音频信号放大电路的输出端相连，经过继电器的常闭受控开关与音频变压器初级相连，信号经过音频变压器初级后利用电压比较器控制继电器的开合以达到限流的目的，音频变压器次级输出经过电阻分压，最终输出给治疗电极。
4.根据权利要求1所述的一种数字音乐电治疗仪，其特征在于，所说的数据采集系统硬件电路由运算放大器、AD转换器、USB接口控制器及外围电阻、电容、晶振组成，数据采集系统的输入从运算放大器的输入端引出并与音频信号放大电路的输出端相连，而运算放大器的输出端再接AD转换器的模拟信号输入端，AD转换器的数字信号输出端直接与USB控制器IC42的低八位数据总线相连，USB接口控制器IC42的USB数据输出端通过USB接口最终连接到PC机上，而高八位数据总线与LCD液晶显示电路相连。
5.根据权利要求1所述的一种数字音乐电治疗仪，其特征在于，所说的数据采集系统，USB接口控制器是负责启动USB设备，接着对其进行检测，如果检测失败则显示错误，若检测成功的话则开始设置参数，之后进行A/D转换器的启动；A/D转换器是负责数据转换，然后向PC机请求上传数据包，若报告数据丢失则重新请求，若获得有效数据包则进行存储显示并延时直至下一数据包到来后再次请求，若没有获得有效数据包则看下一组数据包是否准备就绪，若准备就绪则报告数据丢失，而后重新请求，没有准备就绪则直接重新请求。
全文摘要
本发明涉及医疗保健仪器领域，尤其是涉及数字音乐电治疗仪。为提供一种数字音乐电治疗仪，该仪器能为患者提供听觉上的高音质享受，又便于更换音乐，同时亦具有U盘存储功能，利用USB通讯电路把采集到的治疗信号传送到PC机。本发明采用的技术方案是数字音乐电治疗仪包括，内置MP3音源、外置音源接口、LCD液晶显示电路、治疗电极、直流电源部分、包括前置放大电路和功率放大电路的音频信号放大电路、限流升压电路、用于采集治疗信号数据采集系统，数据采集系统包括模数转换电路、USB通讯电路、PC机接收界面，音频信号放大电路的输出信号通过限流升压电路后，与治疗电极相连接。本发明主要用于制造数字音乐电治疗设备。
文档编号G11C7/16GK1868557SQ200610014399
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月21日 优先权日2006年6月21日
发明者赵美蓉, 范志涵 申请人:天津大学