Контроллер зрительно-двигательной реакции человека

 

Полезная модель относится к области психофизиологических исследований, а именно к устройствам, построенным на основе микроконтроллерной схемотехники и предназначенным для многократного измерения и запоминания инерционности зрительно-двигательной реакции человека на световые потоки.

Полезной моделью решается задача расширения функциональных возможностей устройства.

Контроллер зрительно-двигательной реакции человека, содержащий выводы питания VCC (+5 В) и соединенный с корпусом GND (0 В), зашунтированные блокировочным конденсатором, последовательную цепь начального сброса микроконтроллера, состоящую из резистора, подключенного к выводу питания VCC (+5 В), и конденсатора, подключенного к корпусу, кварцевый резонатор, который через два конденсатора связи соединен с корпусом, трехразрядный семисегментный знаковый индикатор АЛС329Г, семь ограничительных резисторов, по одному выводу которых соединены с семью сегментами (анодами) знакового индикатора АЛС329Г, нормально разомкнутую кнопку «Реакция», подключенную одним выводом к корпусу, последовательно включенные ограничительный резистор и светоизлучающий диод АЛ316А, подключенный катодом к корпусу, нормально разомкнутый переключатель «Eeprom», одним выводом подключенный к корпусу, соответственно, при этом в устройство введены микроконтроллер ATmega8515, у которого вывод VCC присоединен к выводу питания VCC (+5 В), а вывод GND подсоединен к корпусу, вывод RESET подключен в точку соединения резистора и конденсатора цепи начального сброса микроконтроллера, а выводы ХТАL1 и XTAL2 микроконтроллера присоединены к кварцевому резонатору, второй трехразрядный семисегментный знаковый индикатор АЛС329Г, у которого семь сегментов (анодов) присоединены к семи однотипным сегментам первого трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г, три катода первого трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г и три катода второго трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г подключены к шести настроенным на выход линиям РС0-РС5 порта С микроконтроллера ATmega8515, четыре нормально разомкнутые кнопки - «100», «10», «-» и «+», которые одним выводом подключены к корпусу, а свободными выводами соединены с четырьмя настроенными на вход линиями РА3-РА6 порта А микроконтроллера ATmega8515, кроме того, свободные выводы семи ограничительных резисторов обоих трехразрядных семисегментных знаковых индикаторов АЛС329Г подключены к семи настроенным на выход линиям РВ0-РВ6 порта В микроконтроллера ATmega8515, свободный вывод нормально разомкнутой кнопки «Реакция» соединен с настроенной на вход линией РА0 порта А, ограничительный резистор светоизлучающего диода АЛ316А соединен с настроенной на выход линией РА1 порта А, свободный вывод нормально разомкнутого переключателя «Eeprom» соединен с настроенной на вход линией РА2 порта А микроконтроллера ATmega8515.

Иллюстраций - 2.

Приложение - 1.

Полезная модель относится к области психофизиологических исследований, а именно к устройствам, построенным на основе микроконтроллерной схемотехники и предназначенным для многократного измерения и запоминания инерционности зрительно-двигательной реакции человека на световые потоки.

Вопросам разработки устройств измерения (контроллеров) зрительно-двигательной реакции человека, построенных на механических принципах измерения, на дискретных радиоэлектронных компонентах, ИМС, ПЛИС, микроконтроллерах (МК) посвящены ряд работ [1-9].

Известен аналог [8] - Анкудинов К.А., Карпов И.Е. и др. Контроллер зрительно-двигательной реакции человека на AVR-микроконтроллере ATtiny2313. // XXX научная сессия РНТОРЭС им. А.С.Попова, посвященная Дню радио. Сборник научных статей. - Тула: Издательство ТулГУ, 2012. -С 323-326. Принципиальная электрическая схема аналога и временные диаграммы его работы представлены в Приложении - PDF-формат указанной статьи - аналога - С 323-326 на рис.1 и рис.2, которое приложено к описанию полезной модели. Принципиальная электрическая схема контроллера - аналога включает в себя три блока (см. Приложение -аналог - С 323-326, рис.1): микроконтроллер (МК) - ATtiny2313 [10] с обслуживающими его работу внешними цепями; блок индикации; блок управления.

Внешние цепи, обслуживающие работу МК - ATtiny2313 (см. Приложение - аналог - С 323-326, рис.1): цепи питания МК - выводы VCC (+5 В) и GND (0 В) с блокировочным конденсатором C1; цепь начального сброса МК-C2R8 по выводу RESET; цепи запуска встроенного тактового генератора МК (кварцевый резонатор Q1 с согласующими конденсаторами С3 и С4) по выводам XTAL1 и XTAL2.

Блок индикации (см. Приложение - аналог - С 323-326, рис.1): трехразрядный семисегментный знаковый индикатор (СЗИ) - АЛС329Г; три общие катода трехразрядного СЗИ соединены с настроенными на выход тремя линиями PD4-PD6 порта D МК - ATtiny2313; семь сегментов (анодов) трехразрядного СЗИ через блок ограничительных резисторов R1-R7 подключены к настроенным на выход семи линиям РВ0-РВ6 порта В МК.

Блок управления (см. Приложение - аналог - С 323-326, рис.1): светоизлучающий диод (СД) VD1 - АЛ316А через ограничительный резистор R9 подключен к настроенной на выход линии PD2 порта D МК - ATtiny2313; нормально разомкнутая кнопка «Готовность» S1 подключена к настроенной на вход линии PD0 порта D МК; нормально разомкнутая кнопка «Реакция» S2 подключены к настроенной на вход линии PD1 порта D МК.

В аналоге МК включает в работу последовательно два таймера с фиксированным временем работы: Т0 - (ТT0 =t2-t1=10 с); T1 - (TT1=t 4-t2=15 с). Анализ принципиальной электрической схемы и временных диаграмм (см. Приложение - аналог - С 323-326, рис.1 и рис.2) определяет основные недостатки аналога:

1. Нет аппаратного запоминания и хранения результатов эксперимента - времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека. При увеличении количества испытуемых в группе и количества испытаний каждого обследуемого возникает проблема объективного сохранения результатов испытаний с целью их дальнейшего использования для статистической обработки результатов эксперимента.

2. Эксперимент нельзя считать «чистым», так как в процессе исследования каждый испытуемый максимально концентрирует свое внимание к моменту включения СД VD1 - АЛ316А - к каждой 10-й секунде эксперимента после нажатия кнопки «Готовность» S1, так как (см. Приложение - С 323-326, рис.1 и рис.2) Т Т0=t2-t1=10 с - величина постоянная.

Известен прототип [9] - Анкудинов К.А., Карпов И.Е. и др. Контроллер зрительно-двигательной реакции человека на AVR-микроконтроллере ATtiny2313 с генератором случайных интервалов времени. // XXX научная сессия РНТОРЭС им. А.С.Попова, посвященная Дню радио. Сборник научных статей. - Тула: Издательство ТулГУ, 2012. - С 327-331. Принципиальная электрическая схема прототипа и временные диаграммы его работы представлены в Приложении - PDF-формат указанной статьи - прототип - С 327-331 на рис.1 и рис.2, которое приложено к описанию полезной модели. Принципиальная электрическая схема контроллера - прототипа включает в себя тоже три блока (см. Приложение - прототип - С 327-331, рис.1): МК - ATtiny2313 с обслуживающими его работу внешними цепями; блок индикации; блок управления.

Внешние цепи, обслуживающие работу МК и блок индикации прототипа те же, что и у аналога, хотя сам МК имеет другой алгоритм работы (см. Приложение - прототип - С 327-331, рис.1).

В блок управления (см. Приложение - прототип - С 327-331, рис.1) наряду с существующими в аналоге СД VD1 - АЛ316А с резистором R9, кнопкой «Готовность» S1 и кнопкой «Реакция» S2, дополнительно введены: нормально разомкнутый переключатель записи ячеек EEPROM-памяти МК - «Eeprom» SB1, который подключен к настроенной на вход линии PD3 порта D МК; нормально разомкнутую кнопку выбора опрашиваемых ячеек EEPROM-памяти - «Выбор Eeprom» S3, которая подключена к настроенной на вход линии РВ7 порта В МК.

В прототипе тоже использован МК ATtiny2313 - AVR МК семейства «tiny» [10], обладающий максимальными возможностями в своем семействе, так его EEPROM-память - 128 байт, которые использованы в прототипе для попытки устранения первого недостатка аналога. Таким образом, 128 результатов процесса измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека в прототипе запоминаются в EEPROM-памяти МК, где они хранятся и при снятии питания с прототипа.

В прототипе второй недостаток аналога устранен полностью путем придания в заданных пределах случайного характера времени работы таймер Т0 МК-ATtiny2313. Таймер Т0 работает по линейно-конгруэнтному методу Лемера [12] и выполняет алгоритм случайного задания времени ТТ0=t2-t1[5; 10] с, что на временной диаграмме (см. прототип - С 327-331 на рис.2, б) показано двунаправленной стрелкой.

Анализ принципиальной электрической схемы и временных диаграмм (см. Приложение - прототип - С 327-331, рис.1 и рис.2) определяет основные недостатки прототипа:

1. 128 результатов измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого человека - недостаточно для проведения объективной статистической обработки полученных результатов эксперимента.

2. В блоке индикации отсутствует информация - какой из 128 результатов измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека высвечивается в трехразрядном СЗИ-АЛС329Г в рассматриваемый момент времени.

3. В прототипе происходит неоправданный расход ресурса EPROM-памяти МК [7]. При выключении питания прототипа и повторном его включении в EEPROM-памяти МК все результаты проведенных экспериментов естественно сохранены, но для просмотра 100-го результата необходимо 100 раз нажать кнопку «Выбор Eeprom» S3 (см. Приложение - прототип - С 327-331, рис.1), что приводит к чтению 100-та ячеек EEPROM-памяти, хотя необходима информация только из 100-ой ячейки.

Эти три недостатка прототипа существенно ограничивают возможности статистической обработки (получения закона распределения, математического ожидания, среднеквадратического отклонения, дисперсии, доверительных интервалов и др.) результатов измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого человека, дальнейшего развития и совершенствования научно-исследовательской и патентной работы вуза.

Полезной моделью решается задача расширения функциональных возможностей устройства:

- существенное увеличение количества результатов измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека, записываемых в EEPROM-память МК и выводимых на СЗИ;

- обеспечение запоминания порядкового номера измерения времени зрительно-двигательной реакции t 3ДР человека в EEPROM-памяти МК и вывод его на СЗИ;

- обеспечение простого нахождения порядкового номера измерения t3ДР, интересующего исследователя, и высвечивание значения t3ДР, записанного в EEPROM-память МК для интересующего измерения, что необходимо при последующем анализе полученных результатов исследования (после выключения и последующего включения полезной модели).

Поставленная задача достигается тем, что в контроллер зрительно-двигательной реакции человека, содержащий выводы питания VCC (+5 В) и соединенный с корпусом GND (0 В), зашунтированные блокировочным конденсатором, последовательную цепь начального сброса микроконтроллера, состоящую из резистора, подключенного к выводу питания VCC (+5 В), и конденсатора, подключенного к корпусу, кварцевый резонатор, который через два конденсатора связи соединен с корпусом, трехразрядный семисегментный знаковый индикатор АЛС329Г, семь ограничительных резисторов, по одному выводу которых соединены с семью сегментами (анодами) знакового индикатора АЛС329Г, нормально разомкнутую кнопку «Реакция», подключенную одним выводом к корпусу, последовательно включенные ограничительный резистор и светоизлучающий диод АЛ316А, подключенный катодом к корпусу, нормально разомкнутый переключатель «Eeprom», одним выводом подключенный к корпусу, соответственно, введены микроконтроллер ATmega8515, у которого вывод VCC присоединен к выводу питания VCC (+5 В), а вывод GND подсоединен к корпусу, вывод RESET подключен в точку соединения резистора и конденсатора цепи начального сброса микроконтроллера, а выводы XTAL1 и XTAL2 микроконтроллера присоединены к кварцевому резонатору, второй трехразрядный семисегментный знаковый индикатор АЛС329Г, у которого семь сегментов (анодов) присоединены к семи однотипным сегментам первого трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г, три катода первого трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г и три катода второго трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г подключены к шести настроенным на выход линиям РС0-РС5 порта С микроконтроллера ATmega8515, четыре нормально разомкнутые кнопки - «100», «10», «-» и «+», которые одним выводом подключены к корпусу, а свободными выводами соединены с четырьмя настроенными на вход линиями РА3-РА6 порта А микроконтроллера ATmega8515, кроме того, свободные выводы семи ограничительных резисторов обоих трехразрядных семисегментных знаковых индикаторов АЛС329Г подключены к семи настроенным на выход линиям РВ0-РВ6 порта В микроконтроллера ATmega8515, свободный вывод нормально разомкнутой кнопки «Реакция» соединен с настроенной на вход линией РАО порта А, ограничительный резистор светоизлучающего диода АЛ316А соединен с настроенной на выход линией РА1 порта А, свободный вывод нормально разомкнутого переключателя «Eeprom» соединен с настроенной на вход линией РА2 порта А микроконтроллера ATmega8515.

Введение в «Контроллер зрительно-двигательной реакции человека»: МК - ATmega8515; второго трехразрядного СЗИ - АЛС329Г; четырех нормально разомкнутых кнопок - «100», «10», «-» и «+», при сохранении всех достоинств прототипа, дополнительно обеспечило:

во-первых - существенное увеличение количества результатов измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека, записываемых в EEPROM-память МК и выводимых на второй СЗИ;

во-вторых - запоминание порядкового номера измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека в EEPROM-памяти МК и вывод его на первый СЗИ;

в-третьих - простое нахождение номера измерения t3ДР, интересующего исследователя, и высвечивание значения t3ДР, записанного в EEPROM-память МК для интересующего измерения.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема, а на фиг.2 - временные диаграммы работы контроллера зрительно-двигательной реакции человека.

Контроллер зрительно-двигательной реакции человека включает в себя (см. фиг.1): МК 1 - ATmega8515, у которого выводы VCC и GND подсоединены к выводам питания устройства VCC (+5 В) и GND (О В), соответственно, и зашунтированы блокировочным конденсатором 2; резистор 3 подключенный от VCC на вывод начального сброса МК 1 -RESET, с которого конденсатор 4 подсоединен к корпусу; кварцевый резонатор 5 - 4,00 МГц, подключенный к выводам кварцевого генератора XTAL1 и XTAL2 МК 1 и через два конденсатора связи 6 и 7 соединен с корпусом (0 В); два трехразрядных СЗИ 8 и 9 - АЛС329Г, в которых семь одноименных сегментов (анодов) объединены и через семь ограничительных резисторов 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 подключены к настроенным на выход семи линиям РВ0-РВ6 порта В МК 1, а шесть общих катодов подключены к настроенным на выход шести линиям РС0-РС5 порта С МК 1; нормально разомкнутую кнопку 17 «Реакция», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии РАО порта А МК 1; СД 18 - АЛ316А катодом соединенный с корпусом, а анодом через ограничительный резистор 19 с настроенной на выход линии РА1 порта А МК 1; нормально разомкнутый переключатель 20 «Eeprom», подключенный к корпусу и к настроенной на вход линии РА2 порта А МК 1; нормально разомкнутую кнопку 21 «100», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии РАЗ порта А МК 1; нормально разомкнутую кнопку 22 «10», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии РА4 порта А МК 1; нормально разомкнутую кнопку 23 «-», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии РА5 порта А МК 1; нормально разомкнутую кнопку 24 «+», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии РА6 порта А МК 1.

В МК 1-ATmega8515 [11] объем EEPROM-памяти составляет 512 байт. Алгоритмом работы МК 1 весь объем EEPROM-памяти (512 байт) поделен на два равных по объему банка: первый банк EEPROM-памяти (256 байт) - для записи порядкового номера измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека (от 1-го до 256-го измерения); второй банк EEPROM-памяти (256 байт) - для записи измеренных численных значений времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека (от численного значения t 3ДР 1-го измерения до численного значения t3ДР 256-го измерения). Далее в описании принципа работы устройства будем так их и называть: первый банк EEPROM-памяти и второй банк EEPROM-памяти, соответственно.

Принцип работы «Контроллера зрительно-двигательной реакции человека» рассмотрим поэтапно (см. фиг.1 и 2):

Процесс измерения зрительно-двигательной реакции

1. Перед проведением исследований по определению времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека необходимо: переключатель 20 «Eeprom» установить в исходное - разомкнутое состояние (в этом случае возможна только запись в первый и второй банк EEPROM-памяти МК 1, а чтение - невозможно); нормально разомкнутые кнопки 21 «100», 22 «10», 23 «-» 24 «+» - не активированы (разомкнуты). При подаче питания на выводы VCC и GND МК 1 - ATmega8515 (фиг.1) цепь начального сброса - резистор 3 и конденсатор 4 вырабатывает сигнал начального сброса на выводе RESET МК 1, который приводит устройство в исходное состояние. Этот момент времени обозначен t=0 (фиг.2).

2. В момент времени t=0 (фиг.2, а) запускается в работу тактовый генератор МК 1 и его таймер Т0, который работает по линейно-конгруэнтному методу Лемера [12] и выполняет алгоритм случайного задания времени работы Т0 T T0=t1[5; 10] с, что на фиг.2,а показано двунаправленной стрелкой. В первый байт первого банка EEPROM-памяти МК 1 записывается номер исследования - 001 ив первом трехразрядном СЗИ8-АЛС329Г высвечивается число «001» - произведена подготовка к первому замеру времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого.

3. В случайный момент времени t1[5; 10] с: прекращает работу таймер Т0 (фиг.2, а), время работы которого ТТ0[5; 10] с - величина случайная и задана алгоритмом работы МК 1; запускается счетчик миллисекундных импульсов (фиг.2, б) МК 1; запускается таймер Т1 МК 1 (фиг.2, в), время работы которого составляет ТT1=t3-t1=7 с - величина постоянная; включается СД 18 - АЛ316А, который при работе таймера Т1 всегда включен. В СЗИ 8 продолжает высвечивается число «001» - начинается первый замер времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого.

4. В интервале времени t(ti; t2) включен СД 18, продолжают работать таймер Т1 (фиг.2, в) и счетчик миллисекундных импульсов (фиг.2, б), но испытуемый еще не успевает нажать кнопку 17 «Реакция» (фиг.2, г). В СЗИ 8 продолжает высвечиваться число «001» - продолжается первый замер времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого.

5. В момент времени t2: испытуемый успевает среагировать и кратковременно нажать кнопку 17 «Реакция» (фиг.2, г); продолжает работать таймер Т1 (фиг.2, в) и остается включенным СД 18; прекращает работу счетчик миллисекундных импульсов (фиг.2, б); записанное в SRAM- памяти число миллисекунд переписывается в первый байт второго банка EEPROM-памяти МК 1; во втором трехразрядном СЗИ 9 - АЛС329Г высвечивается измеренное число миллисекунд - время зрительно- двигательной реакции испытуемого t3ДР=t 2-t1 (фиг.2, б). Например, если Т3ДР =155 мс, тогда в СЗИ 8 высвечиваться порядковый номер измерения «001», а в СЗИ 9 - результат измерения «155».

6. В интервале времени t е (t2; t 3): продолжает работать таймер Т1 (фиг.2, в); остается включенным СД 18; продолжают высвечиваться в трехразрядных СЗИ 8 - «001», а в СЗИ 9 - «155».

7. В момент времени t3: прекращает работу таймер Т1 (фиг.2, в) TТ1=t4-t2=7 с - задано алгоритмом работы МК 1; выключается СД 18; в СЗИ 8 высвечивается «002» - подготовка ко второму измерению t3ДР ; в СЗИ9 высвечивается «000» - подготовка к записи значения t3ДР, которое будет получено при втором измерении; опять запускается в работу ТО МК 1 (фиг.2, а), вырабатывается следующий случайный интервал времени ТТ0[5; 10] си переход к п.2-7 и т.д. до 256-го измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого.

8. Опыт исследования больших и различных групп студентов показал, что в наихудшем варианте измерение времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека при внимательном и корректном исследовании не может превышать 200-250 мс. В процессе проведения 256 измерений t3ДР могут произойти два нестандартных варианта: 1 - испытуемый отвлекся и вообще не нажал кнопку 17 «Реакция»; 2 - испытуемый по каким-либо причинам замедлил свои действия и нажал кнопку 17 «Реакция» позже чем через 0,256 с.При возникновении таких вариантов алгоритм работы МК 1 их не учитывает, то есть номер измерения остается прежним и, следовательно, во второй банк EEPROM-памяти МК 1 ничего не записывается. Иными словами, такие варианты МК 1 пропускает и эксперимент можно продолжать вплоть до получения последнего 256-го значения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека.

9. После проведения последнего - 256-го измерения (объем EEPROM-памяти МК 1 - ATmega8515 составляет 512 байт и они поделены на два банка): в первом банке EEPROM-памяти МК 1 будут записаны номера измерений 001, 002, 003,,254, 255, 256; во втором банке EEPROM-памяти МК 1 будут записаны 256 измеренных значений времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого. После проведенных исследований устройство прекращает работу и переходит в режим ожидания, его можно выключить (256 номеров измерений и 256 результатов измерений в EEPROM-памяти сохраняются) или сразу приступить к обработке результатов.

Процесс обработки результатов измерений

Для реализации этого процесса переключатель 20 «Eeprom» необходимо установить в замкнутое состояние (в таком случае возможно только чтение из первого и второго банка EEPROM-памяти МК 1, а запись - невозможна). В рассматриваемом процессе кнопки 21 «100», 22 «10», 23 «-» 24 «+» - будут активироваться для выбора требуемого байта из первого банка EEPROM-памяти МК 1.

1. Пусть необходимо последовательно просмотреть все 256 измеренных значений времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого. После включения питания устройства в СЗИ 8 высвечивается «007» - идет просмотр первого измерения t3ДР, а в СЗИ 9 высвечивается, например «755» - значение первого измеренного t3ДР=155 мс. Кратковременно нажать и отпустить кнопку 24 «+», в СЗИ 8 высвечивается «002» - идет просмотр второго измерения t3ДР, а в СЗИ 9 высвечивается, например «188» - значение второго измеренного t 3ДР=188 мс. Последовательно нажимая и отпуская кнопку 24 «+» просматриваются все 256 измеренных значений времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого.

2. Пусть необходимо посмотреть значение времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого только для 128-го измерения. После включения устройства необходимо: один раз нажать кнопку 21 «100»; три раза нажать кнопку 22 «10»; два раза - кнопку 23 «-». В результате в СЗИ 8 высвечивается «128» - идет просмотр 128-го измерения t3ДР , а в СЗИ 9 высвечивается значение 128-го измеренного t3ДР , например «174» - число, записанное в 128 байте второго банка EEPROM-памяти МК 1. Таким образом, в 128-ом измерении время зрительно-двигательной реакции составило t3ДР=174 мс.

3. После того как все 256 измерений времени зрительно-двигательной реакции t3ДР испытуемого зафиксированы и переданы на статистическую обработку необходимо подготовить устройство к следующему циклу проведения экспериментов. Для приведения устройства в исходное состояние необходимо одновременно нажать и удерживать в замкнутом состоянии две нормально разомкнутые кнопки 23 «-» и 24 «+» на протяжении не менее 3 секунд. В такой ситуации производится обнуление EEPROM-памяти МК 1 - устройство готово для проведения следующего цикла измерений зрительно-двигательной реакции человека.

Введение в предложенный «Контроллер зрительно-двигательной реакции человека»: AVR-микроконтроллера старшего семейства ATmega8515, в структуру которого входят: FLASH-память программ -8 Кбайт, SRAM-память данных - 512 байт, EEPROM-память данных -512 байт, таймеры Т0 и Т1, два интерфейса и др.; второго трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г; четырех нормально разомкнутых кнопок - «100», «10», «-» и «+», обеспечило устранение всех недостатков прототипа и существенное расширение функциональных возможностей разработанной полезной модели:

1) количество результатов измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека, записываемых во второй банк EEPROM-памяти МК и выводимых на второй СЗИ, увеличено в два раза (в прототипе - 128, в предложенной полезной модели - 256);

2) осуществлено запоминание порядкового номера измерения времени зрительно-двигательной реакции t3ДР человека (от 1-го до 256-го) в первом банке EEPROM-памяти МК и вывод его на первый СЗИ;

3) реализована возможность нахождения значений любого из 256-ти измерений t3ДР , интересующего исследователя, и высвечивание значений t 3ДР и номера исследования в двух трехразрядных СЗИ, что существенно экономит ресурс EEPROM-памяти МК.

Предложенный «Контроллер зрительно-двигательной реакции человека» обладает совокупностью существенных признаков не известных в подобных устройствах, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой полезной модели критерию - «новизна».

В лаборатории информационных технологий Тульского института экономики и информатики разработана конструкторская документация на полезную модель и изготовлены опытные образцы, которые прошли успешные испытания в лаборатории информационных технологий и на кафедре психологии института. Заявленная полезная модель может быть неоднократно воспроизведена на современном оборудовании и применена по назначению, что подтверждает соответствие полезной модели критерию -«промышленной применимости».

Источники информации

1. Анкудинов А.И., Кузьмин Н.А., Леонтьев А.В., Шило В.Н. Устройство для генерирования эталонных объемов информации // Тезисы докладов лауреатов «Всесоюзного смотра научно-технического творчества молодежи - 1978». - М.: ВДНХ СССР, 1978. - С 11 - 14.

2. Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Карпов Е.Б., Карпов И.Е. Оценка возможностей использования микроконтроллерной схемотехники для исследования психофизических возможностей человека // Вестник Тульского артиллерийского инженерного института. Выпуск 4 - Тула: Изд-во ТАИИ, 2010. - С.311-319.

3. Патент 2080091 РФ. МПК А61В 5/16. Устройство для психологических исследований / Фромберг Э.М., Алгазин А.Б., Бабиков. В.П. и др. // Изобретения и полезные модели. - 2002. - 29.

4. Луизов А.В. Глаз и свет.- Л.: Энергия, 1983. - 140 с.

5. Патент 104838 РФ. МПК А61В 5/16 Устройство для оценки зрительно-двигательной реакции человека / Шпилевой Ю.М., Фетисов О.Б., Баранов И.А. и др. // Изобретения и полезные модели. - 2011. - 15.

6. Акиншин Н.С., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И. и др. Применение микроконтроллеров для синтеза цифровых конечных автоматов // Известия вузов. Электроника. - 2007. - 5. - С.40 - 44.

7. Акиншин Р.Н., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И. и др. Вероятностная оценка работоспособности EEPROM-памяти микроконтроллеров при синтезе цифровых конечных автоматов // Известия вузов. Приборостроение. - 2007. - Т. 50, 8. - С.23 - 27.

8. Анкудинов К.А., Карпов И.Е. и др. Контроллер зрительно-двигательной реакции человека на AVR-микроконтроллере ATtiny2313. // XXX научная сессия РНТОРЭС им. А.С.Попова, посвященная Дню радио. Сборник научных статей. - Тула: Издательство ТулГУ, 2012. - С 323-326.

9. Анкудинов К.., Карпов И.Е. и др. Контроллер зрительно-двигательной реакции человека на AVR-микроконтроллере ATtiny2313 с генератором случайных интервалов времени. // XXX научная сессия РНТОРЭС им. А.С.Попова, посвященная Дню радио. Сборник научных статей. - Тула: Издательство ТулГУ, 2012. - С 327-331.

10. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny. Руководство пользователя. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. - 423 с.

11. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя-М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. -592 с.

12. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. - М.: Высшая школа, 2000. - 383 с.

Список приятых сокращений

ИМС- интегральная микросхема;
МК - микроконтроллер;
ПЛИС - программируемая логическая интегральная микросхема;
СД- светоизлучающий диод;
СЗИ - семисегментный знаковый индикатор;
EEPROM- энергонезависимая память данных МК;
FLASH - энергонезависимая память программ МК;
SRAM- энергозависимая оперативная память данных МК;

Контроллер зрительно-двигательной реакции человека, содержащий выводы питания VCC (+5 В) и соединенный с корпусом GND (0 В), зашунтированные блокировочным конденсатором, последовательную цепь начального сброса микроконтроллера, состоящую из резистора, подключенного к выводу питания VCC (+5 В), и конденсатора, подключенного к корпусу, кварцевый резонатор, который через два конденсатора связи соединен с корпусом, трехразрядный семисегментный знаковый индикатор АЛС329Г, семь ограничительных резисторов, по одному выводу которых соединены с семью сегментами (анодами) знакового индикатора АЛС329Г, нормально разомкнутую кнопку "Реакция", подключенную одним выводом к корпусу, последовательно включенные ограничительный резистор и светоизлучающий диод АЛ316А, подключенный катодом к корпусу, нормально разомкнутый переключатель "Eeprom", одним выводом подключенный к корпусу соответственно, отличающийся тем, что в устройство введены микроконтроллер ATmega8515, у которого вывод VCC присоединен к выводу питания VCC (+5 В), а вывод GND подсоединен к корпусу, вывод RESET подключен в точку соединения резистора и конденсатора цепи начального сброса микроконтроллера, а выводы XTAL1 и XTAL2 микроконтроллера присоединены к кварцевому резонатору, второй трехразрядный семисегментный знаковый индикатор АЛС329Г, у которого семь сегментов (анодов) присоединены к семи однотипным сегментам первого трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г, три катода первого трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г и три катода второго трехразрядного семисегментного знакового индикатора АЛС329Г подключены к шести настроенным на выход линиям РС0-РС5 порта С микроконтроллера ATmega8515, четыре нормально разомкнутые кнопки - "100", "10", "-" и "+", которые одним выводом подключены к корпусу, а свободными выводами соединены с четырьмя настроенными на вход линиями РАЗ-РА6 порта А микроконтроллера ATmega8515, кроме того, свободные выводы семи ограничительных резисторов обоих трехразрядных семисегментных знаковых индикаторов АЛС329Г подключены к семи настроенным на выход линиям РВ0-РВ6 порта В микроконтроллера ATmega8515, свободный вывод нормально разомкнутой кнопки "Реакция" соединен с настроенной на вход линией РАО порта А, ограничительный резистор светоизлучающего диода АЛ316А соединен с настроенной на выход линией РА1 порта А, свободный вывод нормально разомкнутого переключателя "Eeprom" соединен с настроенной на вход линией РА2 порта А микроконтроллера ATmega8515.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области медицины и медицинской техники, а именно - к устройствам для подвода электрического поля с использованием переменного импульсного тока в электротерапевтических устройствах

Полезная модель относится к области экспериментальной медицины и предназначена для создания экспериментальной модели ожоговой травмы на лабораторных животных с целью оптимального подбора этиотропных и патогенетических лечебных препаратов

Полезная модель относится к области сверхвысокочастотной электроники
Наверх