Контроллер прямой и обратной 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 возникновение и исчезновение световых потоков. Полезной моделью решается задача расширения функциональных возможностей устройства. Контроллер прямой и обратной 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, последовательно включенные ограничительный резистор и. светоизлучающий диод АЛ316А, подключенный катодом к корпусу, нормально разомкнутый переключатель «Eeprom», подключенный одним выводом к корпусу, пять нормально разомкнутых кнопок - «Реакция», «100», «10», «-» и «+», каждая из которых одним выводом подключена к корпусу, соответственно, при этом в устройство введены микроконтроллер ATmega644, у которого вывод VCC присоединен к выводу питания УСС (+5 В), а вывод GND соединен с корпусом, вывод RESET микроконтроллера ATmega644 подключен в точку соединения резистора и конденсатора цепи начального сброса, выводы XTAL1 и XTAL2 кварцевого генератора микроконтроллера ATmega644 присоединены к кварцевому резонатору, девятиразрядный семисегментный знаковый индикатор с децимальной точкой АЛС356А, у которого семь сегментов (анодов) и децимальная точка через восемь ограничительных резисторов подключены к восьми настроенным на выход линиям PB0-PB7 порта В микроконтроллера ATmega644, а девять катодов АЛС356А подключены к восьми настроенным на выход линиям PB0-PCB7 порта B и одной настроенной на выход линии PA7 порта A микроконтроллера ATmega644, свободный вывод ограничительного резистора светоизлучающего диода АЛ316А соединен с настроенной на выход линией PA1 порта A микроконтроллера ATmega644, свободный вывод нормально разомкнутого переключателя «Eeprom» соединен с настроенной на вход линией PA2 порта A микроконтроллера ATmega644, свободные выводы пяти нормально разомкнутых кнопок - «Реакция», «100», «10», «-» и «+» соединены с настроенными на вход пятью линиями PA0, PA3-PA6 порта A микроконтроллера ATmega644, соответственно. Иллюстраций - 2. Библиографий - 10.

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 (ЗДР) человека на возникновение и исчезновение световых потоков.

ПРИМЕЧАНИЕ. Список принятых сокращений представлен в конце описания полезной модели на стр. 14, перед списком литературы.

Вопросам синтеза контроллеров формирования и измерения параметров различных физических систем, процессов и величин (контроля, управления и согласования сложных микроконтроллерных систем [1, 2]; генерирования и преобразования различных форм сигналов и временных интервалов [3-5]; измерения постоянных времени и быстродействия физических объектов [6, 7]; синтеза математических моделей сложных динамических процессов и систем для исследования ЗДР человека [8-10] и др.), построенных на микроконтроллерах (МК), посвящены указанные теоретические разработки авторов [1-9] и патент РФ на полезную модель [10].

На основе разработок [1-10] предлагается полезная модель - контроллер прямой и обратной зрительно-двигательной реакции человека, причем под прямой ЗДР t_{ЗДР ПР} понимается время реакции человека на возникновение светового потока, а под обратной ЗДР t_{ЗДР ОБР} - время реакции человека на исчезновение светового потока.

Известен аналог [9] - Акиншин Н.С., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Карпов Е.Б., Карпов И.Е. Синтез микроконтроллерных систем для исследования зрительно-двигательных возможностей человека // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. 7-2. С. 78-87. Принципиальная электрическая схема контроллера ЗДР t_здр человека (аналога) и временные диаграммы его работы представлены в Приложении 1, которое приложено к описанию полезной модели. Принципиальная электрическая схема аналога включает в себя три блока (см. Приложение 1) [9]: МК - ATtiny2313 с обслуживающими его работу внешними цепями; блок индикации; блок управления.

Внешние цепи, обслуживающие работу МК - ATtiny2313 (см. Приложение 1): цепи питания МК - выводы VCC и GND с блокировочным конденсатором C1; цепь начального сброса МК - C2R8 по выводу RESET; цепи запуска встроенного кварцевого генератора МК - кварцевый резонатор Q1 с согласующими конденсаторами C3 и C4 по выводам XTAL1 и XTAL2.

Блок индикации (см. Приложение 1): трехразрядный семисегментный знаковый индикатор (СЗИ) - АЛС329Г, в котором высвечивается численное значение ЗДР t _ЗДР с точностью - 1 мс; три общие катода трехразрядного СЗИ - АЛС329Г 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 PB0-PB6 порта B МК.

Блок управления (см. Приложение 1): нормально разомкнутая кнопка S1 «Готовность» подключена к настроенной на вход линии PD0 порта D МК - ATtiny2313; нормально разомкнутая кнопка S2 «Реакция» подключена к настроенной на вход линии PD1 порта D МК; светоизлучающий диод (СД) VD1 - АЛ316А через ограничительный резистор R9 подключен к настроенной на выход линии PD2 порта D МК; нормально разомкнутый переключатель записи ячеек EEPROM-памяти МК - SB1 «Eeprom» подключен к настроенной на вход линии PD3 порта D МК; нормально разомкнутая кнопка выбора опрашиваемых ячеек EEPROM-памяти - S3 «Выбор Eeprom» подключена к настроенной на вход линии PB7 порта B МК.

В аналоге [9] МК - ATtiny2313 включает в работу свои таймеры T0 и T1 (см. Приложение 1): таймер T0 работает по линейно-конгруэнтному методу Лемера [3] и выполняет алгоритм задания случайного интервала времени T_T0=t₂-t₁[5; 10] с [4], что на временной диаграмме показано двунаправленной стрелкой; таймер T1 задает постоянный интервал времени T _T1=T₄-T₂=10 с [1]. МК ATtiny2313 - МК младшего семейства - «Tiny» [6], обладающий максимальными возможностями в своем семействе, так его EEPROM-память составляет 128 байт. EEPROM-память МК использована в аналоге для записи 128 результатов измерения времени ЗДР t_ЗДР человека и сохранение этих результатов при снятии питания с аналога.

Анализ принципиальной электрической схемы и временных диаграмм работы аналога (см. Приложение 1) [9] определяют его основные недостатки:

1. 128 результатов измерения времени ЗДР t_ЗДР испытуемого человека недостаточно [4] для проведения объективной статистической обработки полученных результатов эксперимента.

2. В блоке индикации отсутствует информация о порядковом номере измерения времени ЗДР. То есть неизвестно какой из 128 результатов измерения ЗДР высвечивается в трехразрядном СЗИ.

3. В аналоге [9] происходит неоправданный расход ресурса EPROM-памяти МК [4, 8]. Так при выключении питания аналога и повторном его включении в EEPROM-памяти МК все результаты проведенных экспериментов естественно сохранены, но для просмотра, например, 100-го результата необходимо 100 раз нажать кнопку S3 «Выбор EEPROM» [2], что приводит к последовательному чтению 100-та ячеек EEPROM-памяти, хотя необходима информация только из 100-ой ячейки.

Известен прототип [10] - Карпов Е.Б., Карпов И.Е., Карпова Т.Е., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Акиншин О.Н., Акиншин Р.Н., Комиссаров А.В. Контроллер зрительно-двигательной реакции человека // Патент на полезную модель RUS 132906. Заявка: 30.04.2013. Опубликовано: 27.09.2013. Бюл. 27. Принципиальная электрическая схема прототипа и временные диаграммы его работы представлены в Приложении 2, которое приложено к описанию полезной модели. Принципиальная электрическая схема контроллера ЗДР t_ЗДР человека (прототипа) включает в себя тоже три блока (см. Приложение 2) [10]: МК - ATmega8515 с обслуживающими его работу внешними цепями; блок индикации; блок управления.

Внешние цепи, обслуживающие работу МК старшего семейства «Mega» [7] - ATmega8515 (см. Приложение 2), аналогичны цепям МК - ATtiny2313 (см. Приложение 1): цепи питания МК - выводы VCC и GND с блокировочным конденсатором; КС-цепь начального сброса МК по выводу RESET; цепи запуска встроенного кварцевого генератора МК - кварцевый резонатор с двумя согласующими конденсаторами по выводам XTAL1 и XTAL2.

Блок индикации (см. Приложение 2): два трехразрядных СЗИ - АЛС329Г, причем первый трехразрядный СЗИ указывает порядковый номер измерения ЗДР, а второй - численное значение измеренной ЗДР t_ЗДР с точностью - 1 мс; три общие катода первого и три общие катода второго трехразрядного СЗИ соединены с настроенными на выход шестью линиями PC0-PC5 порта C МК - ATmega8515; одноименные семь сегментов (анодов) двух трехразрядных СЗИ объединены и через семь ограничительных резисторов подключены к настроенным на выход семи линиям PB0-PB6 порта B МК.

Блок управления (см. Приложение 2): нормально разомкнутая кнопка «Реакция» подключена к настроенной на вход линии PA0 порта A МК - ATmega8515; СД - АЛ316А через ограничительный резистор подключен к настроенной на выход линии РА1 порта A МК; нормально разомкнутый переключатель записи ячеек EEPROM-памяти МК «Eeprom» подключен к настроенной на вход линии PA2 порта A МК; нормально разомкнутые кнопки выбора сотен «100» и десятков «10» в номере ячеек EEPROM-памяти МК (порядковом номере измерения ЗДР) подключены к настроенным на вход линиям PA3 и PA4 порта A МК, соответственно; нормально разомкнутые кнопки вычитания «-» и прибавления «+» единицы в порядковом номере измерения ЗДР подключены к настроенным на вход линиям PA5 и PA6 порта A МК, соответственно.

В прототипе [10] использован МК ATmega8515 - AVR МК семейства «mega» [2, 5, 7], обладающий структурой с более широкими функциональными возможностями: FLASH-память программ - 8 Кбайт, SRAM-память данных - 512 байт, EEPROM-память данных - 512 байт, таймеры T0 и T1, два интерфейса и др. Таймеры T0 (T_T0[5; 10] с.) и T1 (T_T1=10 с) выполняют те же функции, что и в аналоге. Первые 256 байт EEPROM-памяти МК использованы в прототипе для записи 256-ти результатов измерения ЗДР - частичное устранения первого недостатка аналога. Вторые 256 байт EEPROM-памяти МК использованы для записи 256-ти порядковых номеров результатов измерения ЗДР - устранение второго недостатка аналога. Блок управления прототипа обеспечивает оперативный выбор требуемой ячейки EEPROM-памяти МК - устранение третьего недостатка аналога.

При изложенных положительных качествах, прототип [10] имеет и свои недостатки:

1. В прототипе производится измерение и запоминание 256-ти результатов времени ЗДР t_ЗДР человека, но как показано в [3, 4] для корректной статистической обработки результатов эксперимента (получения закона распределения, математического ожидания, среднеквадратического отклонения, дисперсии, доверительных интервалов и др.) необходимо не менее 500 результатов измерения.

2. Кроме того, в прототипе производится измерение и запоминание только прямой ЗДР t_{ЗДР ПР} человека на возникновение светового потока,

хотя для объективной статистической обработки результатов эксперимента необходимо фиксировать и обратную ЗДР t_{ЗДР 0БР} человека на исчезновение светового потока.

Эти два недостатка прототипа существенно снижают возможности статистической обработки результатов измерения времени прямой ЗДР t_{ЗДР ПР} и обратную ЗДР t_{ЗДР 0БР} испытуемого человека, что ограничивает дальнейшее развитие и совершенствование научно-исследовательской и патентной работы вуза.

Технической задачей является существенное расширение функциональных возможностей полезной модели - обеспечение возможности измерения и запоминания не менее 500 результатов времени прямой ЗДР и не менее 500 результатов времени обратной ЗДР испытуемого, запоминание не менее 500 порядковых номеров измерений ЗДР человека.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в контроллер прямой и обратной 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, последовательно включенные ограничительный резистор и светоизлучающий диод АЛ316А, подключенный катодом к корпусу, нормально разомкнутый переключатель «Eeprom», подключенный одним выводом к корпусу, пять нормально разомкнутых кнопок - «Реакция», «100», «10», «-» и «+», каждая из которых одним выводом подключена к корпусу, соответственно, введены микроконтроллер ATmega644, у которого вывод VCC присоединен к выводу питания VCC (+5 В), а вывод GND соединен с корпусом, вывод RESET микроконтроллера ATMEGA644 подключен в точку соединения резистора и конденсатора цепи начального сброса, выводы XTAL1 и XTAL2 кварцевого генератора микроконтроллера ATmega644 присоединены к кварцевому резонатору, девятиразрядный семисегментный знаковый индикатор с децимальной точкой АЛС356А, у которого семь сегментов (анодов) и децимальная точка через восемь ограничительных резисторов подключены к восьми настроенным на выход линиям PB0-PB7 порта В микроконтроллера ATmega644, а девять катодов АЛС356А подключены к восьми настроенным на выход линиям PB0-PCB7 порта B и одной настроенной на выход линии PA7 порта A микроконтроллера ATmega644, свободный вывод ограничительного резистора светоизлучающего диода АЛ316А соединен с настроенной на выход линией PA1 порта A микроконтроллера ATmega644, свободный вывод нормально разомкнутого переключателя «Eeprom» соединен с настроенной на вход линией PA2 порта A микроконтроллера ATmega644, свободные выводы пяти нормально разомкнутых кнопок - «Реакция», «100», «10», «-» и «+» соединены с настроенными на вход пятью линиями PA0, PA3-PA6 порта А микроконтроллера ATmega644, соответственно.

Введение в «Контроллер прямой и обратной зрительно-двигательной реакции человека»: МК - ATmega644 [4, 7] (обладает структурой с более широкими функциональными возможностями: FLASH-память программ - 64 Кбайт, SRAM-память данных - 4 Кбайт, EEPROM-память данных - 2 Кбайт = 2048 байт, таймеры T0 и T1, три интерфейса и др.) и девятиразрядного СЗИ с децимальной точкой - АЛС356А, при сохранении всех достоинств прототипа, решило поставленную техническую задачу и обеспечило возможность запоминания: 1) более 500 результатов измерения времени прямой ЗДР t_{ЗДР ПР} испытуемого при возникновении светового потока; 2) более 500 результатов измерения времени обратной ЗДР t_{ЗДР 0БР} испытуемого при исчезновении светового потока; 3) более 500 порядковых номеров измерений ЗДР человека.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема, а на фиг. 2 - временные диаграммы работы полезной модели - «Контроллера прямой и обратной зрительно-двигательной реакции человека».

Контроллер прямой и обратной зрительно-двигательной реакции человека включает в себя (см. фиг. 1): МК 1 - ATmega644, у которого выводы VCC и GND подсоединены к выводам питания устройства VCC (+5 В) и GND (0 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); девятиразрядный СЗИ с децимальной точкой 8 - АЛС356А, в котором семь сегментов (анодов) и децимальная точка через восемь ограничительных резисторов 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 подключены к настроенным на выход восьми линиям PB0-PB7 порта В МК 1, а девять катодов СЗИ подключены к восьми настроенным на выход линиям PB0-PCB7 порта B и одной настроенной на выход линии PA7 порта A МК 1; нормально разомкнутую кнопку 17 «Реакция», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии PA0 порта A МК 1; СД 18 - АЛ316А катодом соединенный с корпусом, а анодом через ограничительный резистор 19 - с настроенной на выход линей PA1 порта A МК 1; нормально разомкнутый переключатель 20 «Eeprom», подключенный к корпусу и к настроенной на вход линии PA2 порта A МК 1; нормально разомкнутую кнопку 21 «100», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии PA3 порта A МК 1; нормально разомкнутую кнопку 22 «10», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии PA4 порта A МК 1; нормально разомкнутую кнопку 23 «-», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии PA5 порта A МК 1; нормально разомкнутую кнопку 24 «+», подключенную к корпусу и к настроенной на вход линии PA6 порта A МК 1.

В МК 1 - ATmega644 объем EEPROM-памяти составляет [4, 7] 2 Кбайт = 2048 байт. Алгоритмом работы МК 1 весь объем EEPROM-памяти (2048 байт) поделен на несколько банков: первый банк EEPROM-памяти (512 байт) - для записи 512-ти порядковых номеров измерения прямой и обратной ЗДР человека; второй банк EEPROM-памяти (512 байт) - для записи 512-ти измеренных численных значений прямой ЗДР t_{ЗДР ПР} человека; третий банк EEPROM-памяти (512 байт) - для записи 512-ти измеренных численных значений обратной ЗДР t_{ЗДР 0БР} человека. Далее в описании полезной модели будем так их и называть: первый банк EEPROM-памяти, второй банк EEPROM-памяти и третий банк EEPROM-памяти, соответственно. Оставшиеся 512 байт EEPROM-памяти МК 1 зарезервированы и могут используются в алгоритме работы МК 1.

В девятиразрядном СЗИ 8 - АЛС356А две децимальные точки высвечиваются в третьем и шестом разрядах, разделяя: порядковые номера проводимых измерений - левые три разряда; величины прямой ЗДР t_{ЗДР ПР} человека - средние три разряда; величины обратной ЗДР t_{ЗДР 0БР} человека - правые три разряда.

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

I. Процесс измерения прямой и обратной зрительно-двигательной реакции человека

1. Перед проведением исследований по определению времени прямой и обратной ЗДР человека необходимо (фиг. 1): переключатель 20 «Eeprom» установить в исходное - разомкнутое состояние (в этом случае возможна только запись в первый, второй и третий банк EEPROM-памяти МК 1, а чтение - невозможно); нормально разомкнутые кнопки 17 «Реакция», 21 «100», 22 «10», 23 «-», 24 «+» - не активированы (разомкнуты); при подаче питания на выводы VCC и GND МК 1 - ATmega644 цепь начального сброса - резистор 3 и конденсатор 4 вырабатывает сигнал начального сброса на выводе RESET МК 1, который приводит устройство в исходное состояние - момент времени обозначен t=0 на фиг. 2.

2. В момент времени t=0 в МК 1 запускается таймер T0 (фиг. 2,а), который работает по линейно-конгруэнтному методу Лемера [3] и выполняет алгоритм случайного задания времени работы T0 t_T0=t ₁-0[5; 10] с, что на фиг. 2,а показано двунаправленной стрелкой. В первом байте первого банка EEPROM-памяти МК 1 записано - 000, а в левых трех разрядах СЗИ 8 - АЛС356А высвечивается число «ООО» - произведена подготовка к первому замеру времени прямой ЗДР 1_ЗДРПР и обратной ЗДР 1_ЗДРОБР испытуемого.

3. В случайный момент времени t₁[5; 10] с: прекращает работу таймер T0 (фиг. 2,а), время работы которого T_t0[5; 10] с - величина случайная и задана алгоритмом работы МК 1; запускается в работу счетчик миллисекундных импульсов (фиг. 2,6) МК 1; запускается таймер T1 МК 1 (фиг. 2,в), который в описываемом устройстве тоже работает по линейно-конгруэнтному методу Лемера [3] и выполняет алгоритм случайного задания времени работы T1 T_T1=t₃-t₁[5; 10] с, что на фиг. 2,в показано тоже двунаправленной стрелкой; включается СД18 - АЛ316А, который при работе таймера T1 всегда включен и является источником светового потока, начинается 1-й отсчет времени прямой ЗДР t_{ЗДР ПР}; в левых трех разрядах СЗИ 8 - АЛС356А высвечивается число «001» - первое измерение.

4. В интервале времени t(t₁; t₂): включен СД 18, продолжают работать таймер T1 (фиг. 2,в) и счетчик миллисекундных импульсов (фиг. 2,б), но испытуемый еще не успевает нажать кнопку 17 «Реакция» (фиг. 2,г); начинается и происходит счет времени прямой ЗДР t _ЗДРПР; в левых трех разрядах СЗИ 8 - АЛС356А продолжает высвечиваться число «001».

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; в средних трех разрядах СЗИ 8 - АЛС356А высвечивается измеренное число миллисекунд - время прямой ЗДР t_{ЗДР ПР}=t₂-t₁ (Фиг. 2,б).

Например, если t_{ЗДР ПР}=155 мс, тогда в левых трех разрядах СЗИ 8 высвечиваться порядковый номер измерения «001», а в средних трех разрядах СЗИ 8 - результат измерения прямой ЗДР «155».

6. В интервале времени t(t₂; t3₃): продолжает работать таймер T1 (фиг. 2,в); остается включенным СД 18; в девятиразрядном СЗИ 8 высвечиваться «001, 155, 000». Испытуемый готовится к измерению величины обратной ЗДР t_{ЗДР 0БР} - реакции на исчезновение светового потока.

7. В момент времени t₃: прекращает работу таймер T1 (фиг. 2,в) T_T1=t₃-t₁[5; 10] с - задано алгоритмом работы МК 1; выключается СД 18, но испытуемый на этот факт среагировать не успевает; второй раз запускается в работу счетчик миллисекундных импульсов (фиг. 2,б) МК 1 и происходит подготовка к измерению величины обратной ЗДР t_{ЗДР ОБР}; в СЗИ 8 продолжает высвечиваться «001, 155, 000»; повторно запускается в работу таймер T0 (фиг. 2,а).

8. В интервале времени t(t₃; t₄):СД18 выключен, работает таймер T0 (фиг. 2,а) и счетчик миллисекундных импульсов (фиг. 2,б), но испытуемый еще не успевает нажать второй раз кнопку 17 «Реакция» (фиг. 2,г); начинается и происходит счет времени обратной ЗДР t_{ЗДР 0БР}; в СЗИ 8 продолжает высвечиваться «001, 155, 000».

9. В момент времени t₄: испытуемый успевает среагировать и кратковременно нажать второй раз кнопку 17 «Реакция» (фиг. 2,г); продолжает работать таймер T0 (фиг. 2,а) и остается выключенным СД 18; прекращает работу счетчик миллисекундных импульсов (фиг. 2,б); записанное в SRAM-памяти число миллисекунд переписывается в первый байт третьего банка EEPROM-памяти МК 1; в правых трех разрядах СЗИ 8 - АЛС356А высвечивается измеренное число миллисекунд - время обратной ЗДР t_{ЗДР ОБР}=t₄-t ₃ (фиг. 2,б). Например, если t_{ЗДР ОБР}=205 мс, тогда в правых трех разрядах СЗИ 8 высвечиваться время обратной ЗДР t_{ЗДР ОБР} «205». Во всех разрядах девятиразрядного СЗИ 8 - АЛС356А высвечиваться «001, 155, 205».

10. В интервале времени t(t₄; t₅) в девятиразрядном СЗИ 8 продолжает высвечиваться «001, 155, 205» и продолжает работать таймер ТО.

11. В момент времени t ₅: прекращает работу таймер T0 (фиг. 2,а); запускается в работу таймер T1 (фиг. 2,в); включается СД 18 для второго измерения времени ЗДР; включается в работу счетчик миллисекундных импульсов (фиг. 2,б); в девятиразрядном СЗИ 8 - АЛС356А высвечиваться «002, 000, 000» - контроллер готов ко второму измерению прямой и обратной ЗДР испытуемого и так далее вплоть до 512-го измерения.

12. В процессе проведения 512 измерений прямой и обратной ЗДР может происходить нестандартная ситуация, когда испытуемый отвлекается и вообще не нажимает кнопку 17 «Реакция». Такие ситуации алгоритм работы МК 1 не учитывает, то есть номер измерения остается прежним. Иными словами, такие ситуации МК 1 пропускает и эксперимент можно продолжать вплоть до получения последнего 512-го значения времени прямой и обратной ЗДР человека.

13. После проведенных 512-ти измерений устройство прекращает работу и переходит в режим ожидания, его можно выключить (512 номеров измерений, 512 результатов измерений прямой ЗДР и 512 результатов измерений обратной ЗДР сохраняются в EEPROM-памяти МК 1).

II. Процесс обработки результатов эксперимента

1. Для реализации этого процесса (фиг: 1): переключатель 20 «Eeprom» необходимо установить в замкнутое состояние (в таком случае возможно только чтение из первого, второго и третьего банка EEPROM-памяти МК 1, а запись - невозможна); кнопки 21 «100», 22 «10», 23 «-», 24 «+» - будут активироваться для выбора требуемого байта из первого банка EEPROM-памяти МК 1, а кнопка 17 «Реакция» в этом случае из работы исключена.

2. Пусть необходимо последовательно просмотреть все 512 измеренных значений времени прямой и обратной ЗДР испытуемого. После включения устройства в СЗИ 8 высвечивается «001, 155, 205» - в первом измерении получено t_{ЗДР ПР}=155 мс, а t_{ЗДР ОБР}=205 мс. Последовательно нажимая и отпуская кнопку 24 «+» просматриваются все 512 измеренных значений времени прямой и обратной ЗДР испытуемого.

3. Допустим необходимо посмотреть значения времени прямой и обратной ЗДР испытуемого, например, 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, 169, 201» - в 128-ом измерении получено t_{ЗДР ПР}=169 мс, а t _{ЗДР 0БР}=201 мс.

4. После того как все 512 измерений времени прямой и обратной ЗДР 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 кнопки 23 «-» и 24 «+» на протяжении не менее 3-х секунд. В этой ситуации обнуляется вся EEPROM-память МК 1 - устройство готово для проведения следующего цикла измерений времени прямой и обратной ЗДР.

Таким образом, введение в предложенный «Контроллер прямой и обратной зрительно-двигательной реакции человека» МК старшего семейства ATmega644 [4, 7], в структуру которого входят: FLASH-память программ - 64 Кбайт, SRAM-память данных - 4 Кбайт, EEPROM-память данных - 2 Кбайт=2048 байт, таймеры T0 и T1, три интерфейса и др. и девятиразрядного СЗИ с децимальной точкой - АЛС356А, при сохранении всех достоинств прототипа, решило поставленную техническую задачу и обеспечило:

1) увеличение количества результатов измерения времени прямой ЗДР t_ЗДРПР испытуемого человека при возникновении светового потока в два раза (в прототипе - 256, в предложенной полезной модели - 512);

2) реализацию возможности получения 512 результатов измерения времени обратной ЗДР t _{ЗДР 0БР} испытуемого человека при исчезновении светового потока;

3) запоминание 512 порядковых номеров измерений ЗДР человека. Предложенный «Контроллер прямой и обратной 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».

Список приятых сокращений

МК - микроконтроллер;

ЗДР - зрительно-двигательная реакция;

СД - светоизлучающий диод;

СЗИ - семисегментный знаковый индикатор;

EEPROM - энергонезависимая память данных МК;

FLASH - энергонезависимая память программ МК;

SRAM - энергозависимая оперативная память данных МК.

Список литературы

1. Агафонов Ю.М., Анкудинов А.И., Петроченков С.И., Воскресенский А.Б., Михаленко В.А., Какалин П.П., Акиншин Н.С., Анкудинов К.А. Методика построения микроконтроллерных устройств управления СКЗ МГ // Газовая промышленность. 2007. 4. С. 48-51.

2. Агафонов Ю.М., Акиншин Н.С., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Воскресенский А.Б., Акиншин Р.Н. Система контроля управления и согласования СКЗ с комплексами телемеханики // Газовая промышленность. 2007. 7. С. 58-61.

3. Агафонов Ю.М., Акиншин Н.С., Акиншин Р.Н., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Казаков К.Ю. Применение микроконтроллеров для синтеза цифровых конечных автоматов // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2007. 5. С. 40-44.

4. Акиншин Р.Н., Агафонов Ю.М., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И. Вероятностная оценка работоспособности EEPROM-памяти микроконтроллеров при синтезе цифровых конечных автоматов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2007. Т. 50, 8. С. 23-27.

5. Агафонов Ю.М., Акиншин Н.С., Акиншин Р.Н., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И. Расчет преобразователя напряжение-напряжение на операционных усилителях в измерительных комплексах телемеханики // Датчики и системы. 2007. 9. С. 14-16.

6. Анкудинов К.А. Измерение электромеханической постоянной времени электропривода постоянного тока по амплитуде реакции апериодического звена // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2008. 6. С. 26-29.

7. Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Акиншин Н.С., Глаголев О.А., Емельянов А.В., Мануйлов В.В. Способ измерения постоянной времени электропривода // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2009. Т. 52. 12. С. 43-49.

8. Ильин А.А., Ильин Р.А., Анкудинов К.А. Математическое обеспечение синтеза математических моделей сложных динамических процессов по выборке данных их предыстории // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. 3. С. 305-311.

9. Акиншин Н.С., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Карпов Е.Б., Карпов И.Е. Синтез микроконтроллерных систем для исследования зрительно-двигательных возможностей человека // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. 7-2. С. 78-87.

10. Карпов Е.Б., Карпов И.Е., Карпова Т.Е., Анкудинов К.А., Анкудинов А.И., Акиншин О.Н., Акиншин Р.Н., Комиссаров А.В. Контроллер зрительно-двигательной реакции человека // Патент на полезную модель RUS 132906. Заявка: 30.04.2013. Опубликовано: 27.09.2013. Бюл. 27.

Контроллер прямой и обратной 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, последовательно включенные ограничительный резистор и светоизлучающий диод АЛ316А, подключенный катодом к корпусу, нормально разомкнутый переключатель "Eeprom", подключенный одним выводом к корпусу, пять нормально разомкнутых кнопок - "Реакция", "100", "10", "-" и "+", каждая из которых одним выводом подключена к корпусу соответственно, отличающийся тем, что в устройство введены микроконтроллер ATmega644, у которого вывод VCC присоединен к выводу питания VCC (+5 В), а вывод GND соединен с корпусом, вывод RESET микроконтроллера ATmega644 подключен в точку соединения резистора и конденсатора цепи начального сброса, выводы XTAL1 и XTAL2 кварцевого генератора микроконтроллера ATmega644 присоединены к кварцевому резонатору, девятиразрядный семисегментный знаковый индикатор с децимальной точкой АЛС356А, у которого семь сегментов (анодов) и децимальная точка через восемь ограничительных резисторов подключены к восьми настроенным на выход линиям РВ0-РВ7 порта В микроконтроллера ATmega644, а девять катодов АЛС356А подключены к восьми настроенным на выход линиям РВ0-РСВ7 порта В и одной настроенной на выход линии РА7 порта А микроконтроллера ATmega644, свободный вывод ограничительного резистора светоизлучающего диода АЛ316А соединен с настроенной на выход линией РА1 порта А микроконтроллера ATmega644, свободный вывод нормально разомкнутого переключателя "Eeprom" соединен с настроенной на вход линией РА2 порта А микроконтроллера ATmega644, свободные выводы пяти нормально разомкнутых кнопок - "Реакция", "100", "10", "-" и "+" соединены с настроенными на вход пятью линиями РА0, РА3-РА6 порта А микроконтроллера ATmega644 соответственно.