微电脑催眠器

　　一、特点和用途
　　1?利用单片机控制，体积小，功耗低；2?用电池供电，使用方便。
　　本报曾在1998年第33期和1999年第14期登载了两种国外的生物反馈心态调节器，引起读者的极大兴趣。人的大脑在不同的精神状态发射出不同的脑电波，根据生物反馈原理，利用人为制造的类似脑波的δ、θ、α、β波，通过声、光或磁场对大脑进行刺激诱导，改变大脑的活动状态，从而达到调节人们心态的目的。人在睡眠状态时发射δ波，其范围是0?5Hz～4Hz，微电脑催眠器能自动产生与其接近的磁场，诱导大脑进入睡眠状态。
　　通过本制作，熟练掌握AT89C2051的定时器的应用以及数据传送指令、条件转移指令等常用的实用编程方法。
　　二、工作原理
　　原理图如图1所示。D1为AT89C2051型单片机。C1和R1组成D1的上电复位电路，C4、C5为＋5V电源滤波电容。D2是四异或门，与R2～R5等组成波形和频率变换电路。该变换电路的原理如下：当D1的P1口输出00H时，D2：A～D2：D的各输出端为低电平，因此A点电压为0V；当P1口输出01H时，D2：A的1脚为高电平，2脚为低电平，因此3脚为高电平，R2～R5的等效电路如图2（a）所示，R3～R5并联电阻约为31?3kΩ，与R2分压后A点电压为0?37V，当P1口输出02H时，D2：B的5脚为高电平，6脚为低电平，因此4脚为高电平，R2～R5的等效电路如图2（b)所示，R2、R4、R5并联电阻为33?88kΩ，与R3分压后A点电压为0?72V。同理，当P1口输出0FH时，D2：A～D2：D全输出高电平，A点电压为5V。P1口输出数据与A点电压的关系见附表。因此加在L1上的电压波形为正弦波。改变D1在其P1口输出信号的时间间隔，即可改变输出正弦波的频率。若时间设定为1小时，频率逐渐从4Hz变到0?5Hz，由L1产生类似δ波的磁场。L1的制作可参考本报1998年合订本下册第90页文章。当然本机还可再附加上电源延时关机电路，以便使用。
　　三、软件设计
　　这里以产生2Hz的频率为例介绍软件设计方法。P1口P3口均设置为输出状态，用P3?7口线驱动LED。用AT89C2051的内部定时器T0作时间基准，控制P1口输出信号的时间间隔，当P1口输出第16个数据和第32个数据时，将P3?7的状态翻转，从而使LED的闪亮频率与正弦波频率一致。若在A点产生2Hz的正弦波，则必须在P1?0口线输出32Hz的方波（P1?1～P1?4口线输出的方波的频率依次减半）。因此，P1口输出信号的时间间隔为31?25ms，因图1中晶振频率为6MHz，计算出机器周期T=12/fc=2(μs），采用定时器T0，工作于方式2（常数自动装入的8位定时器），产生0?25ms的定时。定时器初值为＃82H，T0每中断一次，21H加1，当21H加到＃7DH时（十进制125），即到31?25ms。然后更新P1口数据（加1）。
　　程序清单如下：
　　ORG 0000H
　　AJMP MAIN
　　ORG 000BH
　　LJMP WTO
　　ORG 30H
MAIN：MOV SP，＃50H
　　MOV 20H，＃0；（向P1口送的数据）
　　MOV P1，＃0  ；（31?25ms在WTO中加1）
　　MOV P3，＃0
　　MOV TH0，＃82H
　　MOV TH0，＃82H
　　MOV TMOD，＃02H
　　SETB EA
　　SETB ETO
　　SETB TRO
M：MOV P1，20H
　　AJMP M
WTO：PUSH ACC
　　PUSH PSW
　　INC 21H
　　MOV A，21H
　　CJNE A，＃7DH，TORETI
　　MOV 21H，＃0
　　INC 20H
　　INC 22H
　　MOV A，22H
　　CJNE A，＃16，TORETI
　　CPL P3?7
　　MOV 22H，＃0
TORETI：POP PSW
　　POP ACC
　　RETI
　　END
　　四、系统调试
　　软件调试：1?将上面源程序输入PC机以后，以“L07?ASM”文件名存盘。2?运行“MCS51?EXE”调试软件，待屏幕显示调试窗口以后，按<F3>键，调入“L07?ASM”，按<F9>键进行汇编。3?按<ALT>＋<F>键，将“L07?ASM”转换成编程器需要的格式的文件。选择“Save OBJ as…”项，按回车键待出现选择窗口后，按<Esc>确定文件名和文件格式。文件格式选“?ROM”，然后存盘。4?按<Esc>键前退一步。5?按<Alt>＋<X>键返回DOS系统。
　　用本报第40期第九版介绍的方法将“L07?ROM”固化到AT89C2051中。
　　硬件调试：1?检查线路应焊接无误。2?先不插入AT89C2051，接通电源后用短路线分别在D1插座的{12}脚～{16}脚加如附表所示的P1口电压（“1”为＋5V，“0”为接地。测量A点电压，当{12}脚接＋5V（其余各脚接地）时，A点电压应为0?4V左右，当{13}脚接＋5V时，A点电压应为0?7V左右，当{14}脚接＋5V时，A点电压应为1?3V左右，当{15}脚接＋5V时，“A”点电压应为2?6V左右，若符合要求则D2：A～D2：D工作正常，再按附表中“P1口数据”逐点试验，A点电压应基本符合附表要求。若相差较大，则检查R2～R5的阻值。将写入程序的AT89C2051插入电路中的IC插座上，接通电源后观察LED应闪亮，用指针式万用表测量N15脚电压，指针摆动证明系统工作正常。
?成都　夕阳