sistema electrÓnico de intervenciÓn terapÉutica...
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SISTEMA ELECTRÓNICO DE INTERVENCIÓN TERAPÉUTICA AUDITIVO SOMATOSENSORIAL
FERNANDO HIDALGO CASTRO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA BOGOTÁ DC
2007
2
SISTEMA ELECTRÓNICO DE INTERVENCIÓN TERAPÉUTICA AUDITIVO SOMATOSENSORIAL
FERNANDO HIDALGO CASTRO
Trabajo presentado como requisito para optar el titulo de: Ingeniero Electrónico
Asesor Giovanni Sánchez
Ingeniero Electrónico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA BOGOTÁ DC
2007
3
Nota de aceptación
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________________________________
Firma del presidente del Jurado
________________________________
Firma del Jurado
_________________________________
Firma del Jurado
Bogotá D.C., Noviembre 2007
4
A mis Padres, hermanos y primos por su confianza en mis capacidades
y apoyo incondicional durante toda la carrera.
Fernando
5
AGRADECIMIENTOS
Dra. Maria Pilar Cutha por su aclarar mis dudas y por sus substanciales sugerencias durante la redacción de la Tesis, por su amistad.. Ing. Darío Fernando C. por facilitarme el uso del Osciloscopio y Generador.
6
CONTENIDO
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INTRODUCCIÓN 1
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3
1.1 ANTECEDENTES 3
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 5
1.3 JUSTIFICACIÓN 6
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 7
1.4.2 Objetivo General 7
1.4.2 Objetivos Específicos 7
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 8
1.5.1 Alcances 8
1.5.2 Limitaciones 9
2. MARCO DE REFERENCIA 11
2.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 11
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO 25
3. METODOLOGÍA 29
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 29
3.2 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN DE USB/ SUB-LÍNEA DE FACULTAD/
CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA 29
7
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 30
3.4 HIPÓTESIS 33
3.5 VARIABLES 33
3.5.1 Variables Independientes 33
3.5.2 Variables Dependientes 34
5. DESARROLLO INGENIERIL 35
5.1. ENTRADAS DE AUDIO 35
5.2. INDICADOR DE SATURACIÓN 36
5.3. PREAMPLIFICADOR ACONDICIONADOR 37
4.3.1 Amplificador Sumador 41
5.4. ARREGLO DE FILTROS 42
5.5. MÓDULO ARREGLOS DE FILTROS Y MAX335 (MATRIZ) 43
4.6. MICROCONTROLADOR CENTRAL PIC16F877 Y MANEJO DE MAX335. 45
4.6.1. Conexión del microcontrolador con los 2 MAX335. 46
4.7. CONEXIÓN DEL MICROCONTROLADOR CON LOS POTENCIÓMETROS
DIGITALES MCP42XXX. 49
4.7.1. Conexión del microcontrolador con los 8 potenciómetros digitales 50
4.8. ARREGLO DE FILTROS 53
4.8.1. Filtro paso bajo de segundo orden (Butterworth) 54
4.8.2. Filtro paso alto de segundo orden (Butterworth) 57
4.8.3. Filtro Pasa Banda 60
8
4.8.4. Filtro Rechaza Banda 63
4.9. MÓDULO MICROCONTROLADOR PIC 16F877 (CONTROLADOR
CENTRAL) 65
4.10. MICROCONTROLADOR PIC16F876 (CONTROLADOR DE DISPLAY Y
TECLADO – PANEL DE CONFIGURACIÓN) 67
4.10.1. Manejo de Display: 68
4.10.2 Manejo de Teclado. 70
4.10.2. Comunicaciones seriales con el Pic central. 70
4.11. OPERACIÓN DEL PANEL DE CONFIGURACIÓN 71
4.11.1. Entrada de Audio y Led indicador de saturación 72
4.11.2. Salida de Audio. 72
4.11.3. Display LCD de 4 lineas x 20 caracteres. 72
4.11.4. Teclado de 9 botones. 75
4.11.5. Control de Volumen. 77
4.12. CIRCUITOS IMPRESOS 76
4.12.1. Circuito impreso de Panel de Configuración. 76
4.12.2. Circuito impreso de filtros, matriz y microcontrolador central. 78
4.13. EL AMPLIFICADOR DE POTENCIA 82
4.14. FUENTE DE ALIMENTACIÓN 82
4.15. VIBRADOR 83
5 PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 84
9
5.1 RESULTADO DE DISEÑO 84
5.2 RESULTADO DE EVALUACIÓN MEDICA EN PACIENTES 89
6. CONCLUSIONES 91
7. RECOMENDACIONES 93
BIBLIOGRAFÍA 126
10
LISTA DE TABLAS
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Tabla1. Impacto De La Pérdida Auditiva En Los Niños 16
Tabla 2. Resultados de las investigaciones médicas 19 Tabla 3. Matriz de Selección de Microcontroladores 23
Tabla 4. Lista de especificación 31 Tabla 5. Valores para filtro pasa bajo con frecuencia de corte en 400Hz y en 5000Hz. 56 Tabla 6. Frecuencia de corte de filtro pasa bajo vs resistencia 56 Tabla 7. Valores para filtro pasa alto con frecuencia de corte en 400Hz y en 5000Hz. 59 Tabla 8. Frecuencia de corte de filtro pasa alto vs resistencia 59 Tabla 9. Microcontrolador PIC 16f877 (Controlador Central) 65
Tabla 10. El microcontrolador de display y Teclado 68
Tabla 11. Lista de componentes 77
Tabla 12. Lista de componentes 81
Tabla 13. Resultados de diseño. 84 Tabla 14. Resultados de potenciómetro digital 88
11
LISTA DE FIGURAS
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Figura 1. Elementos del equipo suvag 5
Figura 2. Partes del oído 12
Figura 3: Curvas de filtros 21
Figura 4: DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA SOLUCIÓN 35
Figura 5. Indicador de saturación 37
Figura 6. Circuito Pre amplificador Acondicionador 38
Figura 7. Señales de entrada y salida dentro del rango 39
Figura 8. Señales de entrada y salida dentro del rango 40
Figura 9. Señales de entrada y salida dentro del rango 40
Figura 10. Señales de entrada y salida dentro del rango 41
Figura 11. Circuito Amplificador Sumador 41
Figura 12. Disposición de los filtros y los switches 43
Figura 13. Modulo Arreglos de Filtros y Max335 (matriz) 44
Figura 14. Microcontrolador Central Pic16f877 y manejo de MAX335. 45
Figura 15. Conexión del microcontrolador con los 2 MAX335. 46
Figura 16. La interfaz serial de los MAX335 47
Figura 17. Ganancia y frecuencia para potenciómetro de 10K 49
Figura 18. La conexión sugerida para 1 solo chip 50
Figura 19. La conexión del circuito implementado con 8 chips 51
12
Figura 20. Potenciómetro Digital MCP42XXX MCP42XXX(MCP42010) 52
Figura 21. Filtro paso bajo Segundo Orden 54
Figura 22. Filtro paso Alto 57
Figura 23. Filtro Pasa Banda 60
Figura 24. Filtro Rechaza Banda 63
Figura 25. Conversión de una sección pasa banda en una red de rechazo de
banda. 63
Figura 26. Modulo Microcontrolador PIC 16F877 65
Figura 27. Microcontrolador PIC16f876 (Controlador de Display y Teclado) 67
Figura 28. Menú inicial del dispositivo 73
Figura 29. Menú de configuración de curva. 74
Figura 30. Menú de configuración de curva. 74
Figura 31. Teclado de configuración 75
Figura 32. Cara de soldaduras circuitos impreso Panel de Configuración. 76
Figura 33. Mascara de componentes circuitos impreso Panel de Configuración. 77
Figura 34. Cara de componentes circuito impreso principal. 78
Figura 35. Cara de soldaduras circuito impreso principal. 79
Figura 36. Mascara de componentes de circuito impreso principal. 80
13
LISTA DE ANEXOS
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Anexo A. Integrado Switch MAX 335 90
Anexo B. Microcontrolador PIC16F87X 91
Anexo C. Microcontrolador PIC16F7X 92
Anexo D. Integrado LM324 94
Anexo E. Integrado LM358 95
Anexo F. RECONOCIMIENTO DE LENGUAJE 96
Anexo G. REPORTE DE RETROALIMENTACIÓN DEL EQUIPO
Anexo H. Programa Grabado Sobre Pic 97
1
INTRODUCCIÓN
La ingeniería electrónica como campo de la ingeniería y de la física aplicada cuyo
objetivo es el diseño y aplicación de dispositivos electrónicos, para la generación,
transmisión, recepción y almacenamiento de información, permite plantear desde
el saber específico. A través del proyecto se pretende diseñar la construcción de
un equipo de Intervención Terapéutica auditivo somatosensorial que facilite el
desarrollo de la capacidad auditiva, mediante la estimulación aérea y
somatosensorial. Entendiéndose el desarrollo auditivo como el proceso paulatino y
lógico de la discriminación de los estímulos lingüísticos y no lingüísticos, que
favorezcan la adquisición de la lengua.
Profesionales de rehabilitación auditiva en Colombia implementan la metodología
verbotonal en personas con deficiencia auditiva para su proceso de intervención
terapéutica, pero se enfrentan a dos dificultades: encontrar los aparatos y
encontrarlos asequibles.
Este proyecto pretende solucionar la necesidad de un equipo de estimulación
auditiva somatosensorial que sea más asequible económicamente para el
profesional de esta rama y así apoyar la intervención terapéutica a personas con
deficiencia auditiva. Lo que permitiría a la población de bajos recursos acceder a
tecnología de vanguardia.
Al diseñar un equipo de Intervención Terapéutica auditivo somatosensorial
favorecerá el desarrollo de la capacidad auditiva mediante la estimulación aérea y
somatosensorial. Se han investigado las características electrónicas que le
pertenecen mediante la realización de planos, la búsqueda de los implementos
electrónicos (micrófonos, amplificadores, filtros, teclado), la construcción del
equipo y las pruebas de funcionamiento.
2
Esto cooperaría para que la persona con deficiencia auditiva fortalezca su
desarrollo auditivo con el proceso paulatino y lógico de la discriminación de los
estímulos lingüísticos y no lingüísticos, que favorezcan la adquisición del habla.
Esto es un aporte tecnológico a la salud, la educación y el progreso social ya que
permite la inclusión de estas personas a la sociedad.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES
La deficiencia auditiva, genera una dificultad en el ingreso de los estímulos
necesarios para procesar, analizar, sintetizar y adquirir la lengua; mediante
mecanismos innatos disponibles como es el lenguaje. Sin embargo actualmente
existen diferentes enfoques metodológicos y dentro de ellos, diferentes
metodologías que permiten facilitar el ingreso de esta información con el fin de
lograr una comunicación efectiva y por ende un desarrollo integral.
El sistema Verbo Tonal, es uno de los métodos disponibles para lograr este
propósito, se basa en un diagnóstico especializado sobre la palabra y las
frecuencias e implementa un programa que contempla:
Terapia individual: que busca el desarrollo auditivo por medio de estimulación
dada con el equipos especializados (Suvag II y Suvag) simplificado, los cuales
permiten encontrar el campo óptimo de audición, realizar diferentes
modificaciones a la salida de la información y ubicar las octavas de los sonidos
del lenguaje que permitan la discriminación de los fonemas.
Ritmos fonéticos: usando un auxiliador técnico (Suvag CT10) y conformado por
el ritmo corporal, tiene como fin lograr la producción correcta del habla,
mediante movimientos del cuerpo y ritmo musical que da la melodía del habla.
Técnicas de comunicación:, Busca el desarrollo de habilidades comunicativas y
del lenguaje espontáneo, para la transferencia de los logros alcanzados en
terapia individual, haciendo uso de el Suvag CT10
Los resultados obtenidos con esta metodología son excelentes, es de anotar que
este equipo, además de favorecer el desarrollo auditivo en personas con
deficiencia auditiva, también se usa para deficiencias neurológicas (afasias,
4
disfasia y déficit en la integración sensorial) sin embargo, en Colombia ha sido
escasa su implementación por el alto costo de los equipos.
Equipos SUVAG Los aparato s SUVAG son los auxiliares técnicos para la aplicación del sistema
verbo tonal. Los primeros modelos datan de 1.955.
El sistema verbo tonal fue concebido y elaborado por el profesor, Dr. Peter
Guberina, lingüista yogueslavo, miembro de la Academia Yugoeslava de Ciencias
y Artes; como resultado de múltiples investigaciones en el área de la comunicación
verbal.
Cuando el sistema verbo tonal se aplica al dominio de la patología de la audición y
del habla, se demoniza Método Verbo Tonal.
Para permitir una más fácil instauración de la cadena de comunicación vebal
donde algún problema orgánico o funcional ha causado una percepción
defectuosa, se han construido los aparatos específicos electroacústicos SUVAG
(Sistema Universal Verbo Tonal Guberina.
Sólo algunas instituciones han podido acceder a esta tecnología por donaciones
como: ICAL (Instituto Colombiano de la audición y el lenguaje), INSOR (El Instituto
Nacional para Sordos), CINDA SABIDURÍA (Centro de Investigación e Información
en Deficiencias Auditivas) Y EL INSTITUTO DE CIEGOS Y SORDOS DE CALI.
Por lo tanto es necesario construir un equipo similar al Suvag que responda a las
necesidades terapéuticas y cuyos costos disminuyan; de esta forma contribuir y
facilitar el alcance de métodos de un alto nivel terapéutico a población de bajos
recursos. (Ver figura 1)
5
Figura 1. Elementos del equipo Suvag
Fuente: http://www.suvag.com/ang/produits/suvag_2.html
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
En Colombia, es restringido el uso de equipos terapéuticos electrónicos por el alto
costo, lo cual limita la potencialización de los canales disponibles para el ingreso
de información como es la vía auditiva y somatosensorial, canales que son
importantes para rehabilitación auditiva comunicativa de las personas con
deficiencia auditiva. Como consecuencia hay un gran número de pacientes aptos
para la adquisición de la lengua oral castellana que no pueden beneficiarse de
esta tecnología afectando negativamente su desarrollo integral como personas y
por lo tanto el costo para el país se incrementa.
Es así, como este proyecto formula el presente problema asumiendo el siguiente
interrogante: ¿Cuál es el equipo electrónico óptimo y económico, que permita
estimular la vía auditiva y somatosensorial para el desarrollo auditivo y lingüístico
de las personas con deficiencia auditiva?
a
b. c.
d.
a. Suvag
b. Micrófono
c. Auriculares
d. Vibrador.
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1.3 JUSTIFICACIÓN
El diseño de un Sistema Electrónico, de Intervención Terapéutica auditivo
somatosensorial crea un reto a la disciplina de ingeniería electrónica en el diseño y
construcción de equipos de intervención para personas con deficiencia auditiva, ya
que los actuales deben ser importados a muy alto costo, limitando el quehacer
fonoaudiológico.
El contar con un equipo electrónico que estimule la vía aérea y somatosensorial,
permite a las personas con deficiencia auditiva, especialmente la población infantil
acceder a la información auditiva lingüística y de esta manera desarrollar el
lenguaje.
El contar con un equipo económico que favorezca la intervención terapéutica
dirigido a las personas con deficiencia auditiva, a través de la estimulación aérea
mediante el uso de cascos y estimulación somatosensorial por medio de un
vibrador, permite que un mayor número de pacientes se vean beneficiados con
esta tecnología, limitando la presencia de desórdenes comunicativos y a la vez le
permite al fonoaudiólogo acceder a equipos de alta tecnología, para que ofrezca
servicios de alta calidad.
El reducido alcance de la tecnología electrónica, afecta la aplicación profesional
del Fonoaudiólogo y el acceso de la población con bajos recursos económicos en
sus terapias de rehabilitación.
Con el diseño y construcción de este equipo, se une la tecnología que se innova
desde la ingeniería electrónica y la fonoaudiología en un bien común en el
7
bienestar comunicativo de las personas con deficiencia auditiva usuarios de la
lengua oral.
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Objetivo General:
Diseñar y construir un sistema electrónico de intervención terapéutica auditivo
somatosensorial, para la discriminación auditiva del habla en personas con
deficiencia auditiva.
1.4.2 Objetivos Específicos:
Diseñar un circuito para cada una de las especificaciones funcionales del
dispositivo.
Construir un panel de control que sea fácil de manejar y permita configurar el
dispositivo de manera rápida.
• Implementar un prototipo del circuito correspondiente al diseño propuesto.
• Documentar todo el proceso de desarrollo del proyecto.
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1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 1.5.1 Alcances
Este dispositivo servirá para que un profesional fonoaudiólogo, pueda realizar
evaluaciones del campo óptimal, estimulación auditiva específica del lenguaje y la
adquisición del código español Colombiano. Para ello el dispositivo tiene los
siguientes alcances:
- Permite la entrada de 3 señales de audio.
- Cada entrada de audio tiene la posibilidad de ser atenuada o
amplificada. La atenuación puede ser de 0 y la ganancia maxima es de
100.
- Permite la conexión de una señal de salida.
- Permite seleccionar 2 filtros a través de los cuales pasa la señal de
entrada. (Pasa todo, Pasa Bajo, Pasa Alto Pasa Banda, Rechaza
Banda)
- Cada filtro puede modificarse en frecuencia de corte y/o ancho de banda
según sea el caso.
- Si la señal de entrada tiene un nivel de voltaje muy alto, el dispositivo
informa por medio de un LED.
- La configuración del dispositivo se puede realizar por medio de un
teclado y menús desplegados en un display LCD de 4 líneas de 20
caracteres cada una.
Se diseñará, construirá y probará el dispositivo auditivo somatosensorial para la
discriminación del habla en personas con deficiencia auditiva. Esta prueba se
realizará para los procedimientos de evaluación e intervención terapéutica y su
desempeño será avalado por profesionales expertos.
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1.5.2 Limitaciones
Se tendrá en cuenta la eficiencia de funcionamiento del equipo desarrollado en
Colombia.
Sensibilidad del dispositivo La sensibilidad del equipo esta limitada a las especificaciones técnicas del
micrófono electret que se este utilizando, estos micrófonos tienen diversas
propiedades cuyos rangos son los siguientes:
- Corriente generada: 0.2mA a 0.8mA.
- Ancho de banda: 100Hz-5Khz y 100Hz a 20Khz.
- Relación Señal a Ruido: 25dB a 60dB.
- Sensitividad: -60dB a -30dB.
Características del aparato El aparato esta diseñado para funcionar con las siguientes características:
Rango de trabajo en frecuencia 200Hz a 5000Hz. Esta limitante esta dada para trabajar en el rango de la voz
humana.
Rango de trabajo en voltios La señal de audio de salida del micrófono no debe ser superior a 40mV para que
los circuitos no sufran saturación y por ende distorsión de la señal.
La alimentación de energía debe realizarse con una fuente triple con las siguientes
especificaciones:
+5V / 200mA, para alimentación de circuitos digitales.
+12V / 500mA y -12V /500mA para alimentación de circuitos análogos.
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Dimensiones del dispositivo. El dispositivo tiene las siguientes dimensiones:
Ancho: 22cm.
Alto: 8cm.
Profundidad: 24cm.
Tecnología que emplea: discretos o integrados. El dispositivo esta diseñado con elementos digitales para la parte de control y
elementos análogos para el manejo de señales. La parte digital se compone de 2
microcontroladores, 8 potenciómetros digitales y 2 integrados de switches
digitales; la parte análoga se compone de amplificadores de propósito general y de
audio junto con transistores. En cuanto a elementos discretos solo se usan
resistencias y condensadores, NO se usa ningún tipo de inductancia.
Hasta donde filtra Los filtros que contiene el dispositivo están diseñados para un rango de trabajo
hasta de 5000Hz, esta limitante esta dada por los valores de potenciómetros
digitales utilizados; si se requiere modificar este rango se deberá reemplazar los
potenciómetros digitales de acuerdo con los cálculos de diseño.
Hasta donde visualiza La visualización en el display esta limitada a 4 líneas de 20 caracteres.
Ganancias. El dispositivo únicamente permite modificar la ganancia de la señal de entrada,
esta ganancia va desde 0 a 100 y es independiente para cada entrada de
micrófono.
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2. MARCO DE REFERENCIA
2.1. MARCO TEÓRICO-CONCEPTUAL
Para el desarrollo de este proyecto es esencial la estructura conceptual del
sistema verbotonal, el cual se basa sobre la palabra y las frecuencias de los
sonidos de la palabra.
Los principios de este sistema son; el campo optimal de la percepción auditiva, el
ritmo y la entonación, las frecuencias bajas y la utilización del cuerpo, en particular
de las vías vibrotactiles de la transmisión y de la percepción. Usualmente el
sistema utiliza las frecuencias bajas a las cuales la persona que no escucha bien
es más sensible. El método utiliza mucho los ritmos fonéticos que engloban los
movimientos del cuerpo y las estimulaciones musicales rítmicas. Dado que el
cuerpo humano es muy sensible a las frecuencias bajas, se sirve del cuerpo y
particularmente del sentido vibrotactil.
El sistema verbotonal trata primordialmente con los problemas de cómo el cerebro
percibe el habla en la base del sentido de la audición. El verbotonal utiliza el
método cualitativo de la audición, por eso es importante no solo la cantidad, sino
también la calidad de la comunicación.
Desde estas necesidades surge la importancia de construir un dispositivo
electrónico, que estimule la vía auditiva y somatosensorial, nace de la concepción
del funcionamiento normal del sistema auditivo y de las soluciones de escucha a
las personas que presentan deficiencia, por lo tanto es necesario presentar un
marco general sobre los componentes y funcionamiento del sistema auditivo
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humano siendo este el principal canal de entrada de información para la
adquisición de la lengua, la comunicación y medio de conservación de la vida, a
través de los sistemas de alerta, localización, control del equilibrio y el nivel de
presión externo e interno.
El elemento principal del sistema auditivo humano es el oido el cual tiene como
función central convertir las ondas sonoras en vibraciones que estimulan las
células nerviosas, por intermedio de 3 partes claramente identificadas. Estas
secciones están interconectadas y son el oido externo, medio y el interno. Cada
parte tiene funciones específicas dentro del procesamiento del sonido, 1 de la
siguiente manera (Ver Figura 2):
Figura 2. Partes del oído Figura 2. Partes del oído
Fuente: http://usuarios.discapnet.es/ojo_oido/esquemas_cuerpo_humano/oido.jpg
El oído externo: que va desde el pabellón auricular, al conducto auditivo
externo hasta la membrana timpánica; la función básica es recibir, trasmitir la
onda sonora y amplificar 1 http://usuarios.discapnet.es/ojo_oido/esquemas_cuerpo_humano/oido.jpg, 16 agosto de 2006, hora 10:30 am
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El oído medio: está conformado por la caja timpánica que contiene los 3
huesecillos, su función es transformar la onda sonora en un movimiento
mecánico de palancas, la Trompa de Eustaquio regula la presión externa e
interna, por tal motivo está unida al sistema respiratorio.
El oído interno: está conformado por la ventana redonda, la ventana oval y la
cóclea o caracol, su función es transformar el movimiento mecánico en
hidráulico y de allí a eléctrico que permita viajar por medio del nervio auditivo al
cerebro, donde será percibido y codificado. Allí también se encuentra el
sistema vestibular, información que es procesada por los canales
semicirculares.
Funcionamiento del sistema auditivo El sistema auditivo contempla los procesos, de recepción y la decodificación.
Iniciando el proceso desde el ingreso de la información que viaja por el nervio
auditivo, el cual tiene un recorrido cruzado contralateral y del mismo lado
ipsilateral hasta llegar a las áreas primarias del cerebro, como onda sonora al
oído. Esta transformación de la onda se produce de la siguiente manera:
DE RECEPCIÓN: Llegada de la onda sonora al oído.
• Vibraciones Oído. Externo
• Mecánicas Oído. Medio
• Cambios Hidráulicos Oído. Interno.
• Impulsos eléctricos Nervio.
• Sensaciones Cerebro
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Hasta este momento la información es adquirida por el sistema auditivo, sin
embargo existe otra vía para el ingreso de esta información,vía somatosensorial
que se transmite en forma distinta, las terminaciones nerviosas que se encuentran
en las articulaciones y algunos puntos específicos, reciben la información
vibratoria de los sonidos lingüísticos - no lingüísticos y es transmitida hasta el
tálamo, allí es analizada y transmitida a la corteza cerebral derecha, o izquierda
dependiendo del tipo de información. Esta vía tiende a no ser usada por las
personas oyentes, pero que es potencializada por las personas con deficiencia
auditiva, se puede lograr incluso la percepción de los sonidos del habla y de esta
manera desarrollar el lenguaje.
Impactos de la deficiencia auditiva
Es importante mencionar la evaluación frente a los impactos por deficiencia
auditiva donde la OMS2 plantea en el 2.003 cómo “la deficiencia del órgano de la
audición no sólo hace referencia al oído, sino también a la estructura y sus
funciones”.
Esta clasificación se presenta de la siguiente manera, pérdida auditiva mínima,
suave, severa, profunda y unilateral.
Los diferentes niveles de pérdida auditiva causan gran impacto en el desarrollo de
importantes factores para el desempeño del ser humano, como en el habla y el
lenguaje, en la educación y el aspecto psicosocial .
El impacto de una pérdida auditiva sobre la comunicación y el desarrollo cognitivo
y emocional del individuo es mayor mientras más severo y temprano sea el
trastorno. (Ver Tabla 1, Impacto de la pérdida auditiva.)
2 Organización Mundial de la Salud, http://www.who.int/es/ , 18 agosto de 2006, hora 1:30 pm
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La estimulación de las capacidades auditivas y del lenguaje
Existen antecedentes que vinculan información e investigaciones médicas y
científicas, que han llevado a trabajos de estimulación y terapias que pueden
contribuir al mejoramiento de las capacidades auditivas y de lenguaje en las
personas. Estos trabajos de estimulación, requieren de dispositivos que permitan
de manera experimental, determinar ante qué estímulos reacciona mejor cada uno
de los pacientes tratados; por ello, filtrar las señales de audio permite alcanzar
mejores resultados y unas óptimas condiciones de estimulación, siendo esto de
gran valor en los tratamientos de rehabilitación. Dentro de los filtros y su
aplicación directa en actividades de rehabilitación se tienen los siguientes: (Ver Tabla 1 y Figura 3).
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Tabla1. Impacto de la Pérdida Auditiva en los Niños GRADO DE PERDIDA
AUDITIVA
HABLA Y LENGUAJE
PSICOSOCIAL
EDUCACIÓN
PÉRDIDA AUDITIVA MÍNIMA
• Pueden tener dificultad para entender el habla suave.
• Puede perder partes de las interacciones de sus compañeros más ágiles lo que puede causar un impacto en la socialización y el concepto de sí mismo.
• Puede tener comportamiento inmaduro.• El niño puede fatigarse más por el
esfuerzo para escuchar.
• Amplificación (F.M.) si el salón de clase es ruidoso o reverberante.
• ubicación adecuada • Puede necesitar atención en el
lenguaje, cuando hubo otitis media. • Manejo médico apropiado.
PÉRDIDA AUDITIVA SUAVE
• Si no hay uso de audífono puede perder más del 50%
• Algunas consonantes (agudas), no las podrá escuchar, especialmente en dictado
• La discriminación en el aula dependerá de: el nivel de ruido, las características acústicas del salón y el habla del docente
• Comienzan a construirse barreras que causan un impacto negativo en la autoestima ya que se acusa al niño de “oír cuando quiere o cuando no”, “englobado”, o “desatento”.
• El niño comienza a perder la habilidad para la discriminación audición y tiene gran dificultad en suprimir el ruido de fondo lo que hace el aprendizaje muy estresante.
• Hay fatiga por el esfuerzo para escuchar.
• Audífono y F.M. • Necesita ubicación y luz favorable. • Evaluación y seguimiento del
lenguaje y educativo. • Atención y apoyo en el desarrollo
auditivo, del lenguaje y en la lectura o escritura.
• Puede necesitar ayuda con la autoestima.
PÉRDIDA MODERADA
• Entiende el habla conversacional a una distancia de 1 a 1.50mts. si está frente a la persona y si el lenguaje es conocido.
• Es posible que la estructura del lenguaje este afectada, su vocabulario limitado y el habla ininteligible.
• Con frecuencia la comunicación está significativamente afectada y la socialización con compañeros con audición normal se vuelve cada vez más difícil.
• Con el uso permanente de audífono / o sistema FM el niño puede ser juzgado como aprendiz menos competente.
• Hay un impacto creciente en la autoestima.
• Audífono y F.M. • Necesita ubicación y luz favorable. • Evaluación y seguimiento del
lenguaje y educativo. • Desarrollo auditivo, del lenguaje y
en la lectura o escritura. • Apoyo terapéutico en los niños de
primaria. • Evaluación en psicología.
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PÉRDIDA AUDITIVA MODERADA A
SEVERA
• Sin amplificación la señal auditiva debe ser muy fuerte para ser comprendida.
• Tendrá dificultad en situaciones escolares que requieren comunicación verbal, tanto individual como en grupo.
• Habrá desfase en el desarrollo del lenguaje que afectará el pensamiento VERBAL.
• Con el uso permanente de audífono / o sistema FM el niño puede ser juzgado por sus compañeros y los adultos como aprendiz menos competente, dando como resultado un concepto de sí mismo pobre, una inmadurez social y contribuyendo a un sentimiento de rechazo.
• Es útil un apoyo para manejar estas actitudes.
• Audífono y F.M. • Necesita ubicación y luz favorable. • Evaluación y seguimiento del
lenguaje y educativo. • El desfase entre el desarrollo
auditivo, lingüístico y comunicativo, depende de: el momento de detección e intervención y la modalidad comunicativa
PÉRDIDA AUDITIVA SEVERA
• Sin amplificación puede oír voces fuertes a 30c.m.
• Con buena amplificación y un adecuado trabajo puede desarrollar el lenguaje.
• Si la pérdida es prelingual el habla no se desarrolla espontáneamente.
• Si la pérdida es reciente las cualidades de la voz y el lenguaje se deterioran.
• El niño puede preferir otros niños con pérdida auditiva como amigos y compañeros.
• Esto puede aislar al niño de la integración; sin embargo, estas relaciones con compañeros pueden mejorar el concepto de sí mismo y el sentido de una identidad cultural.
• Audífono y F.M. • Necesita ubicación y luz favorable. • Es necesario hacer seguimiento a
la efectividad de la modalidad comunicativa.
• Atención y apoyo en el desarrollo auditivo, del lenguaje y en la lectura o escritura.
• La participación en las clases regulares debe hacerse en tanto beneficien al estudiante.
PÉRDIDA PROFUNDA
• Puede oír las vibraciones que la voz.
• Información más visual. • La discriminación del lenguaje
depende de la configuración de la pérdida y el tipo de amplificación.
• El habla y el lenguaje no se desarrollarán espontáneamente.
• Gran deterioro del habla y el lenguaje en pérdidas poslinguales.
• Dependiendo de la competencia auditiva oral, del uso de lengua manual por sus compañeros, de la actitud de sus padres el niño puede o no preferir la asociación con la cultura sorda
• Programa de terapia auditiva verbal, especial según las características individuales, el tipo de amplificación, con énfasis en todas las habilidades lingüísticas y las académicas.
• Usa o no implante coclear. • Evaluación de sus necesidades
comunicativas y modalidad de aprendizaje
PÉRDIDA AUDITIVA • Puede tener dificultad para • El niño puede ser acusado de audición • Uso del FM.
18
UNILATERAL discriminar el habla lejana, en ambiente ruidosos o reverberantes.
• Generalmente tiene dificultades en la ubicación de la fuente sonora.
selectiva debido a las discrepancias entre su comprensión del lenguaje en situación silenciosa o ruidosa.
• El niño se fatiga mas en el salón de clase debido al mayor esfuerzo que tiene que hacer para escuchar.
• Puede parecer desatento o frustrado. • Algunas veces pueden evidenciarse
problemas de conducta.
• Necesita ubicación e iluminación adecuada en el salón.
• El estudiante corre el riesgo de dificultades educativas.
• Es necesario un seguimiento educativo con servicios de apoyo tan pronto como aparezca la dificultad.
Fuente: Fonoaudióloga Maria del Pilar Cuta, Síntesis. Impacto de la pérdida auditiva, 2.006
19
Tabla 2. Resultados de las investigaciones médicas
Uso tipo de filtro Actividades y Aplicación
Para actividades en grupo de niños con deficiencias auditivas, usar filtro pasa todo Pasa todo.
Para determinar el umbral auditivo de pacientes Para estimular la escucha del ritmo del habla Para estimular la escucha del ritmo del habla y la entonación, Pasa bajo.
Para determinar el campo óptimo de escucha en frecuencias bajas Para determinar el campo óptimo de audición situado en frecuencias discontinuas, Para determinar el campo óptimo de escucha en frecuencias bajas y en frecuencias altas Para corregir el registro bajo de la voz Para corregir errores de discontinuidad en intensidad, Para mejorar la inteligibilidad del habla
Rechaza banda.
Para corrección de pronunciación de determinados sonidos usar filtro pasa banda Para corrección del ritmo y entonación, Para determinar la octava optimal Pasa banda. Para investigar los umbrales de percepción,
Pasa altos. Para determinar el campo óptimo de audición en frecuencias altas,
Pasa bajo con filtro rechaza banda o filtro
pasa alto con filtro rechaza banda.
Para correcciones de tensión
20
Aspecto técnico
Para el desarrollo de este proyecto, se aplicarán principalmente conceptos sobre
el diseño de filtros y procesamiento de audio, específicamente lo referente a filtros
activos3 con ganancia y atenuación, frecuencias de corte4, factor de calidad5,
aplicado al procesamiento de señales con frecuencias en el rango de voz humana.
También se aplicarán conceptos de programación de microcontroladores6,
(Algoritmos) ya que se pretende implementar un panel de manejo y configuración,
usando uno o varios microcontroladores.
De manera complementaria se investigará sobre conceptos de diseño industrial y
acabados, ya que se deben tener en cuenta aspectos ergonómicos, estéticos,
técnicos (calor, interferencia) que influyen en el acabado del dispositivo a diseñar.
Las pruebas a que haya de lugar, las harán los profesionales de la salud, ya que
son ellos el usuario final del dispositivo y quienes pueden dar un concepto acerca
de los efectos finales sobre los pacientes.
De acuerdo con las investigaciones médicas realizadas en el campo de la
fonoaudiologia, para realizar terapias de lenguaje se ha determinado que filtrar las
señales de audio permite obtener mejores resultados.
3 Es un filtro que emplea un amplificador operacional y otros componentes como condensadores y resistencias. 4 la frecuencia de corte de un filtro es la frecuencia a la cual se presenta una atenuación de 3dB para una señal. Esto equivale a decir que la amplitud de la señal de salida es la mitad de la amplitud de la señal de entrada. 5 El factor de calidad Q en un filtro es un parámetro que permite determinar la selectividad del filtro. Se usa principalmente en filtros pasa banda y rechaza banda, entre mas angosta sea la banda, mejor Q. 6 Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S. La CPU se encarga de realizar instrucciones ú operaciones, la memoria maneja y almacena información y las unidades de entrada y salida (E/S) permiten que el microcontrolador pueda conectarse con otros dispositivos ya sea para recibir ó para enviar información.
21
Figura 3: Curvas de filtros
Señal de Salida
Pasa Todo
Pasa Bajo
Pasa Alto
Pasa Banda
Rechaza Banda
Pasa Bajo con Rechazo
Banda
Pasa Alto con Rechazo
Banda Pasa Doble Banda Pasa Banda 2
Pasa Doble Banda
Pasa Bajo 2 Pasa Alto 2
Rechaza Banda 2
Pasa Banda 3
22
Como puede observarse en la Figura 3, se tienen filtros básicos y algunas curvas
que requieren algunas configuraciones especiales, que son parte del tema de
investigación de este proyecto. Los filtros se requieren con frecuencias de corte y
ganancias variables. La atenuación es otro aspecto importante, ya que deben ser
de por lo menos 8 Decibeles por octava.
Las variaciones de frecuencias y ganancias, normalmente se implementan
mediante potenciómetros análogos, sin embargo se tienen inconvenientes de
calibración y desajuste. Por esta razón, se ha pensado en la utilización de
potenciómetros digitales, gobernados por un microcontrolador que a su vez tendrá
un teclado digital, para realizar las variaciones y ajustes necesarios.
En la actualidad se tiene una gran variedad de microcontroladores de 8 y 16 bits
que pueden realizar las funciones que se requieren.(Ver tabla3) En particular,
para este proyecto se ha pensado trabajar con la marca Microchip, usando los
microcontroladores 16F876 y 16F877, que permiten una fácil programación en
ensamblador y en C, y a demás, en caso de requerir un mejor desempeño se
puede migrar a los microcontroladores 18F45X, que son compatibles pin a pin y
tiene mejores características de memoria de programa, memoria de datos y
velocidad. La principal razón para trabajar con Microchip, es la disponibilidad de
un programador PicStart Plus adquirido con anterioridad.
23
Tabla 3: Matriz de Selección de Microcontroladores Matriz de selección de Microcontroladores
Pines RAM Flash Facilidad de Programación
Documentación y asesoría
Disponibilidad De Programador
Total
Microchip 5 4 5 5 5 5 29 FreeScale 5 5 5 5 4 4 28 Texas 5 5 5 3 3 3 24 Atmel 5 5 5 3 3 3 24
Teniendo en cuenta que este proyecto contempla el desarrollo de un sistema
electrónico para un propósito específico, se debe tener en cuenta los conceptos
generales de los componentes que todo sistema debe contener, entradas, salidas
y procesamiento de información.
o Entradas de Audio, son el componente encargado de adaptar la señal de
entrada de adaptar la señal de entrada de acuerdo con la impedancia del
micrófono ó señal eléctrica.
Entrada Información
• Entradas de Audio • Micrófono
Procesamiento Información
• Indicador de
saturación. • Pre amplificador
Acondicionador. • Arreglo de Filtros • El Amplificador de
potencia.
Salida Información
• Panel de Configuración
• Controlador central
• Audífono • Vibrador
24
o Indicador de saturación, es el mecanismo diseñado para informar cuando
la señal de entrada sea muy fuerte y genere saturación en los circuitos,
mediante una señal lumínica, y se tomen las medidas necesarias para
reducir la amplitud de la señal de entrada.
o Preamplificador Acondicionador, elemento que permite procesar las
señales de audio a través de los filtros con el fin de tener una señal, que
pueda ser procesada de acuerdo con las impedancias de entrada de los
filtros y así evitar que sea modificada por posibles niveles bajos, que
puedan ser afectados por los circuitos.
o Señal Directa, es una opción de un diseño donde se permite que la señal
preamplificada pase hacia la salida sin procesamiento alguno.
o Arreglo de Filtros, este concepto se concibe como un conjunto o bloque
donde se encuentran filtros pasa altos, pasa bajos, pasa banda y rechaza
banda, que permiten procesar una señal y obtener las curvas de respuesta
de acuerdo con las especificaciones.
o El Amplificador de potencia, Un Amplificador de Potencia, realiza la
amplificación final de una señal procesada.
o Panel de Configuración, Este bloque corresponde al un conjunto de
botones y pulsadores, que permiten que un usuario seleccione el tipo de
opciones o configuración a realizar sobre un señal de entrada, configurando
así el comportamiento del dispositivo. Además puede contener los
elementos de visualización, para informar al usuario los estados de
configuración interna.
25
o Controlador central, se puede interpretar como un bloque encargado de
interpretar los comandos de configuración que se introduzcan por el panel,
interpretarlos y configurar los circuitos para el procesamiento de la señal de
entrada.
o Fuente de Alimentación, dispositivo encargado de suministrar la energía
necesaria, para el funcionamiento de los circuitos del dispositivo. De
acuerdo con los requerimientos de cada circuito.
o Vibrador, accesorio que mecánicamente puede oscilar a las frecuencias
de una señal de audio de entrada y transmitirla a una articulación
estimulando las capacidades “auditivas” de las personas.
2.2. MARCO LEGAL O NORMATIVO Contextualización normativa de la discapacidad. 7 En el ámbito internacional, el marco normativo que se maneja en relación con la
población con discapacidad, ha sido con el fin de eliminar las formas de
discriminación de esta población y establecer la igualdad de oportunidades para
ella.8
En el ámbito nacional, se puede anotar que desde antes de la Constitución Política
de 1991, se definieron algunas disposiciones frente al tema de la discapacidad en
general, desde ese momento se determinan condiciones que consolidan cada vez
7 Vicepresidencia de la República de Colombia, Programa de derechos humanos y discapacidad. Marco Jurídico. 8 Las normas que se anotan con este objetivos son las siguientes:
Ley 762 de 2002, mediante la cual se aprueba la Convención Interamericana para la Eliminación de todas las formas de Discriminación contra las Personas con Discapacidad; y las Normas Uniformes sobre la igualdad de oportunidades para las personas con discapacidad fueron aprobadas por la Asamblea General de las Naciones Unidas en su cuadragésimo octavo período de sesiones, mediante resolución 48/96, del 20 de diciembre de 1993.
26
los derechos de la población con discapacidad, las obligaciones del estado y la
sociedad frente a esta población.
Por lo tanto, es relevante mencionar que desde los años noventa se inicia un
proceso de conciencia y reconocimiento por la población con incapacidad,
mostrando que poco a poco se ha construido normas que les faciliten su
desempeño laboral y sus condiciones de vida en la sociedad, su participación en
el país y lo más importante, que toda la población colombiana adquiera conciencia
que la población con incapacidad tiene derechos, deberes y necesidades como
cualquier otra persona pero que debemos facilitar las condiciones para que
puedan realizar sus actividades y sus deberes para adquirir una mejor calidad de
vida.
Estos últimos años se ha mostrado claramente, que el proceso que ha
desarrollado el país frente al tema de la discapacidad, se ha realizado con
amplitud con el fin de buscar las mejores condiciones de vida y oportunidades a la
población con discapacidad de cualquier tipo. En cuanto a los discapacitados
auditivamente o los que poseen deficiencia auditiva, se mencionan varias normas
y reglamentaciones que condicionan mejores ambientes en el sector educativo,
empleo, accesibilidad, transporte, la recreación y deporte, en la comunicación e
información, la cultura y especialmente en la salud.
Uno de los decretos que se considera que enmarca este trabajo o por lo menos
da apertura a la pertinencia de este proyecto es el siguiente: el decreto 2369 de 1997, por el cual se reglamenta parcialmente la Ley 324 de 19969; donde se
establece en el articulo 210 que la atención a personas con limitaciones auditivas
9 Por la cual se establecen normas a favor de la población sorda. 10 ARTICULO 2o. Dentro del marco de los preceptos constitucionales de igualdad y de no discriminación, la atención a las personas con limitaciones auditivas se deberá fundamentar particularmente en los siguientes principios:
27
se deberá a algunos principios entre los cuales está la “…Autonomía lingüística, según
el cual las personas con limitaciones auditivas desarrollan habilidades comunicativas mediante
tecnologías apropiadas y el uso del lenguaje de señas, como lengua natural… ” donde se
estable claramente el uso de tecnologías apropiadas para adquirir las habilidades
comunicativas necesarias para tener su autonomía lingüística.
A partir de este principio, es importante recordar que la función de este proyecto, es
contribuir a que tengan esa autonomía lingüística este tipo de población, por medio de
un instrumento terapéutico que facilita la estimulación aérea mediante el uso de
cascos y estimulación somatosensorial por medio de un vibrador, que permite: un
mayor número de pacientes se vean beneficiados con esta tecnología limitando la
presencia de desórdenes comunicativos, a la vez le permite al fonoaudiólogo
acceder a equipos de alta tecnología para que ofrezca servicios de alta calidad.
Además en el artículo 26 y 2711 del mismo decreto, se establece que el Gobierno
nacional a través de Colciencias, fomentará programas de investigación frente al de
Igualdad de participación, por el cual se reconocen sus derechos, necesidades y posibilidades de participación en la vida social,
política, económica, cultural, científica y productiva del país. Autonomía lingüística, según el cual las personas con limitaciones auditivas desarrollan habilidades comunicativas mediante
tecnologías apropiadas y el uso del lenguaje de señas, como lengua natural. Desarrollo integral, por el cual se hace pleno reconocimiento de las posibilidades para desarrollar sus capacidades, habilidades e
intereses, y en general, a un desarrollo armónico y equilibrado de su personalidad. 11 ARTICULO 26. De acuerdo con lo ordenado en el artículo 2o. de la Constitución Política de Colombia, en armonía con lo establecido en la Ley 324 de 1996, a ninguna persona con limitaciones auditivas se le podrá negar o disminuir los derechos consagrados constitucionalmente para todos los colombianos. ARTICULO 27. El Gobierno Nacional a través del Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología "Francisco José de Caldas", Colciencias, fomentará programas de investigación social, cultural, lingüística, económica y de participación, para determinar factores de riesgo y factores prevalentes que inciden en la vida de las personas con limitaciones auditivas, así como la disponibilidad y eficacia de las acciones de atención existentes, la valoración de los servicios y apoyos terapéuticos y tecnológicos ofrecidos y el desarrollo de nuevas estrategias educativas, laborales, ambientales y de salud para esta población, de conformidad con lo establecido en la Ley 29 de 1990
28
apoyos terapéuticos y tecnológicos, para el desarrollo de nuevas estrategias de salud
para esta población.
De esta manera, el proyecto se enmarca a la iniciativa del Gobierno Nacional,
en apoyar la investigación sobre elementos que puedan contribuir en los
desarrollos terapéuticos para la población con deficiencia auditiva, en este caso
de origen tecnológico.
29
3. METODOLOGÍA 3.1. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN La investigación a realizar se define con un enfoque empírico-analítico, ya que se
emplearán los conocimientos en el área del procesamiento de señales (frecuencia,
filtros, amplificación. microcontroladores), para el diseño, desarrollo y construcción
de un equipo electrónico para procesos de rehabilitación lingüística. A partir de la
interpretación de la necesidad de un instrumento de apoyo en los procesos de
rehabilitación de personas con deficiencias auditivas, acondicionando el diseño y
construcción a las entorno técnico y económico colombiano.
3.2. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN DE USB/ SUB-LINEA DE FACULTAD/ CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA
Por medio del Consejo de Investigación Bonaventuriano -CIB-, que trabaja la
conceptualización de las Líneas Institucionales de Investigación, se estableció las
siguientes líneas para este proyecto:
Línea: Tecnologías actuales y sociedad, este proyecto hace parte de esta línea de
investigación, debido a que está enfocado directamente a la solución de un
problema real colombiano, como es el alto costo de los aparatos médicos, para
terapias de personas con dificultades auditivas.
Sublínea: Procesamiento de señales digitales y/o análogas, el desarrollo de este
proyecto se basa directamente con el manejo de señales y su interpretación.
Campo: Procesamiento de señales, este campo constituye el tema central para la
implementación del proyecto, ya que se toma como base principal el trabajo con
las señales de voz.
30
3.3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN La recolección de información del proyecto se realizó de dos formas:
En la primera fue necesario consultar directamente con algunos profesionales en
el área de la Fonoaudiología. Profesionales que normalmente trabajan con
dispositivos de terapia del lenguaje; los cuales suministraron una amplia
información con respecto a la funcionalidad y características particulares que
definieron elementos fundamentales para el diseño y acondicionamiento del
dispositivo. De esta manera se logró obtener una mejor visión de cómo debería
ser el diseño en lo relacionado a sus funciones y a la interfaz de operación, es
decir los botones y teclas que faciliten el uso del dispositivo. Adicionalmente,
estos profesionales facilitaron documentación12 referente a la funcionalidad,
formas de manejo y aplicaciones de equipos Suvag. A partir de estas consultas se
realizó un listado de especificaciones que debía cumplir el diseño tanto en la
interfaz de operación como en las curvas de respuesta que se necesitaban
implementar. Estos listados posteriormente se utilizaron para verificar que se
implementaron y se cumplía con lo que se había especificado. (Ver tabla 4)
12 Boletín de Enlace para los que practican el Método Verbotonal. N.4, Enero 1975
31
Tabla 4. Lista de especificación
Especificaciones Actividades y Aplicación
Control de frecuencia Para variar la frecuencia de corte Fc. Para realizar terapias con diferentes tipos de pérdidas auditivas aprovechar el equipo.
Control de Volumen de preamplificador
Se requiere ya que se debe tener cuidado con la graduación del volumen y evitar lesiones en el oído al realizar pruebas o manipulaciones sin la debida precaución.
Control de volumen para Amplificador
Se requiere ya que se debe tener cuidado con la graduación del volumen y evitar lesiones en el oído al realizar pruebas o manipulaciones sin la debida precaución.
Luz indicador
Tener en cuenta esta señal como una alerta para evitar errores en el funcionamiento del equipo, de colores diferentes: Led verde , Led Rojo, Led Amarillo: 1. Audífonos con Casco para paciente 2. Audífonos con Casco para fonoadiologa 3 conectores Salida de Audio 3. Conector para parlante como salida de audio. 1. Micrófono para paciente 2. Micrófono para fonoadiologa 3 conectores entrada de Audio
(Mic). 3. Puede conectar cualquier entrada de áudio , como tv, etc..
1 Conector de fuente de alimentación Fuente de 12 DC y 5DC.
Apagado
ON-OFF Preferiblemente se debe mantener apagado el equipo cuando no se esta usando para disminuir el deterioro normal de los circuitos.
32
El segundo método de recolección de información que se desarrolla para el
diseño, implementación y pruebas, consiste en la consiste en la obtención de
medidas con osciloscopio para los filtros en cuanto a su diseño principalmente. En
el diseño de filtros se especifican unas curvas de respuesta y unas frecuencias a
las cuales la señal deberá estar atenuada o amplificada en un determinado valor;
el osciloscopio es una muy buena herramienta que permitió realizar estas
mediciones de manera precisa y con un alto grado de confiabilidad ya que además
de realizar medidas ofrece la oportunidad de visualizar las señales verificando que
tienen la forma esperada. Adicionalmente se usó para medir señales a la entrada
y salida de preamplificadotes, amplificadores, distorsión de señales y rangos de
operación.
Ver Tabla 6 y 7 y Ver Figura 8, 9, 10
33
3.4. HIPÓTESIS
El acondicionamiento y construcción de un equipo que estimula la vía auditiva
para el desarrollo lingüístico en las personas con deficiencia permitirá a los
profesionales en rehabilitación del lenguaje, mejorar sus procesos y métodos en
un 50% con el uso de este tipo herramienta específica.
No obstante, su bajo costo permite mayor acceso a los profesionales en el
contexto colombiano, comprobando y validando su funcionamiento y uso.
3.5. VARIABLES 3.5.1 Variables independientes.
Se consideran variables independientes aquellas variables que de manera
“aleatoria” determinarán el comportamiento del dispositivo. Visto de esta forma, el
siguiente listado presenta las variables independientes de este proyecto:
- Las Señales de audio y voz del usuario se transmiten por medio de un
micrófono. Aunque se tienen unos rangos de trabajo definidos (0-4Khz),
tanto la amplitud como la frecuencia que se presente en el momento de ser
utilizado el dispositivo, no están determinadas y la salida de audio depende
de la señal de entrada que reiteramos, es aleatoria dentro del rango de
trabajo.
- Fuente de energía de 120 Volt. Al igual que la anterior, esta variable tiene
unos valores definidos, sin embargo la presencia o ausencia de esta señal
es aleatoria y el dispositivo que se diseña debe operar en cualquiera de los
34
casos. El dispositivo depende de esta variable ya que en caso de ausencia
debe continuar su funcionamiento con baterías de respaldo y el flujo de
corriente de esta va a variar (Cargando y descargando o en uso).
- Teclado de Configuración. Es una de las principales variables
independientes ya que es la interfaz por medio de la cual el usuario
configura la funcionalidad del dispositivo. A través del teclado, el usuario
puede poner a funcionar determinados filtros, modificar ganancias, estado
de switches y por ende flujo de señales. Adicionalmente, dependiendo de
las operaciones que se realicen con el teclado, los estados internos de los
microcontroladores se modifican así como los mensajes que se muestran
en el Display LCD.
3.5.2 Variables dependientes.
- Salida de señales de audio en auriculares.
- Vibraciones en un dispositivo.
- Voltaje, corriente, Potencia, potenciómetro digital.
- Estados del Microcontrolador PIC utilizado en el sistema
35
4. DESARROLLO INGENIERIL
El desarrollo del dispositivo se realizó dividiendo el diseño en bloques funcionales
que realizan cada uno una tarea específica. El siguiente diagrama presenta los
bloques en los cuales se dividió el diseño. (Ver Figura 4)
Figura 4: DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA SOLUCIÓN
4.1. ENTRADAS DE AUDIO Las entradas de audio, se encargan de adaptar la señal de entrada de acuerdo
con la impedancia de los transductores (micrófono o señal eléctrica).
Micrófono Entrada
2
Micrófon
o (Entrada
PreamplificadorAcondicionador
Y Sumador/Mezcla
dor
Indicador de saturación
Señal Directa
Arreglo de
Filtros
Amplificador de
Potencia
Auriculares
(Salida 2)
Auriculares
(Salida 2)
Vibrador
Microcontrolador PIC (Controlador Central - Panel de Configuración)
Fuente de Alimentación
Display LCD
36
4.2. INDICADOR DE SATURACIÓN Dado que la señal de entrada puede obtenerse desde un micrófono, una
grabadora o un equipo cualquiera capaz de generar señal de audio, es posible que
esta señal tenga una amplitud demasiado grande y lleve los circuitos internos del
dispositivo a saturación, es decir a tratar de amplificar una señal más de lo que
físicamente le es posible. El indicador de saturación está formado por un
amplificador operacional funcionando como comparador de nivel que permiten
determinar si esa señal tiene una amplitud demasiado alta e internamente va a ser
distorsionada debido a que los circuitos no pueden manejarla. La señal de audio
de entada se compara con un nivel de voltaje dado por un divisor:
vRRRvVref 118,0
)43(4*5
=+
=
El comparador utilizado se está polarizando con +12V y –12V, por esta razón se
usa un transistor para convertir los niveles de salida en 0V y 5V que son niveles
que se pueden conectar al microcontrolador que se encarga de mantener durante
2 segundos un LED encendido para que sea visible para el usuario cuando se
presente un pico en la señal de audio. (Ver Figura 5)
37
Figura 5. Indicador de saturación
4.3. Pre amplificador Acondicionador Los pre amplificadores son circuitos para que una señal de audio de intensidad
débil pueda conectarse hacia un equipo sin ser distorsionada, esto se logra al
incrementar la potencia de salida que permite pasar la señal a otras etapas para
procesamiento, amplificación u otros propósitos. Adicionalmente un pre
amplificador realiza funciones de limitar un ancho de banda, reducir la presencia
de ruido y es por eso que se usan en la primera etapa de los sistemas de audio,
donde amplifican señales débiles provenientes de capsulas y micrófono.
Para el diseño del dispositivo se utilizó un circuito tomado de una nota de
aplicación de Nacional Semiconductor para su CI LM386. Este circuito integrado
tiene un ancho de banda de 50Khz para ganancias de voltaje de 25 lo cual
garantiza que como pre amplificador (ganancias <10) presenta una muy buena
respuesta prácticamente sin distorsiones. El circuito se muestra en la Figura 6
38
Figura 6. Circuito Pre amplificador Acondicionador
Su funcionamiento consiste en la amplificación de señales bajas de voltaje
enviadas por el micrófono, que convierte el sonido en impulsos eléctricos. El
componente central es un integrado LM358 que es ampliamente usado en
circuitos de audio.
En el circuito pre amplificador la ganancia esta dada por la siguiente ecuación:
25
RRAc =
La impedancia de entrada del circuito depende de la resistencia R2 y las
resistencias R3 y R4; la ecuación es la siguiente:
Impedancia de Entrada= R2 + R3//R4
La ganancia de tensión en lazo cerrado es igual al cociente entre la resistencia de
realimentación y la resistencia de entrada. Se tomo un potenciómetro de R5=100K
39
y R2=1K para tener una ganancia variable entre 0 y 100. La ganancia de tensión
en lazo cerrado es muy estable a causa de la fuerte realimentación negativa.
R5 y R2 son para aumentar la impedancia de entrada del circuito.
Para verificar y validar la utilización del pre amplificador se tomó un generador de
señales y se midió con un osciloscopio las señales de entrada y salida dentro del
rango de trabajo en el cual debe funcionar el dispositivo. Los resultados fueron
satisfactorios y se pueden ver en las siguientes figuras 7, 8, 9 y 10, en donde la
señal de salida es fiel a la señal de entrada y no presenta distorsiones, se
configuró la ganancia en un valor de 1 para ver si se presenta distorsión en las
señales:
Figura 7. Señales de entrada y salida dentro del rango
A Señal de entrada f=400Hhz B Señal de salida
40
Figura 8. Señales de entrada y salida dentro del rango
A Señal de entrada f=1400Hhz B Señal de salida
Figura 9. Señales de entrada y salida dentro del rango
A Señal de entrada f=3400Hhz B Señal de salida
41
Figura 10
A Señal de entrada f=4400Hhz B Señal de salida
4.3.1. Amplificador Sumador. Figura 11. Circuito Amplificador Sumador
Dado que se tienen 3 señales de entrada, para mezclarlas se usa este circuito con
ganancia unitaria e igual para las 3 señales como la figura 11. El circuito se
42
amplifica cada señal de entrada. La ganancia para cada canal de entrada viene
dada por el cociente entre la resistencia de alimentación y la resistencia entrada
apropiada.
Las ganancias de tensión en lazo cerrado son:
Este circuito tiene una ganancia de: 1 la cual está determinada por la siguiente
fórmula
11000010000
11 ===
RRfAc , 1
1000010000
22 ===
RRfAc y 1
1000010000
33 ===
RRfAc
El circuito sumador combina todas las señales de entrada amplificadas en una
sola salida:
321 AcAcAcVout ++= =3
4.4. ARREGLO DE FILTROS El arreglo de filtros está formado por 2 grupos de filtros unidos por unos switches
análogos controlados digitalmente. La figura 12 muestra la disposición de los
filtros y los switches:
43
Figura 12. Disposición de los filtros y los switches
4.5. MÓDULO ARREGLOS DE FILTROS Y MAX335 (MATRIZ) El MAX335 es un switch análogo con interfaz digital serial, ofrece 8 switches
separados (SPST: Single Pole Single throw). Todos los switches se comparten
igual en ambas direcciones, y con una resistencia constante (100 ohmios) sobre
un rango de una señal análoga.
Para la implementación del arreglo de filtros que se requiere para este desarrollo,
se deben usar 2 MAX335, buscando de esta manera que los 2 conjuntos de filtros
de 5 cada uno, antes mencionados se puedan multiplexar (combinar), convirtiendo
esto en una matriz de filtros. (Ver Figura 13)
La salida obtenida del Preamplificador Acondicionador se conecta a la primera
etapa de filtros: filtros pasa bajo, pasa alto, pasa banda, rechaza banda y directo.
La salida de cada filtro es conectada al integrado MAX335 (integrado No. 1) que
controlado por el microcontrolador conecta sólo una de las salidas hacia la
siguiente etapa de filtros.
44
Figura 13. Modulo Arreglos de Filtros y Max335 (matriz)
La segunda etapa de filtros también es manejada por el microcontrolador para
conmutar sólo una salida hacia el amplificador de audio final.
La salida de audio total del MAX335 (integrado número 2) finalmente se conecta
como entrada de un amplificador de potencia, para que se pueda manejar una
carga de 8 ohmios, que corresponde a la impedancia típica de un sistema de
Speakers o audífonos y la ganancia pueda ser variable.
45
4.6. MICROCONTROLADOR CENTRAL PIC16F877 Y MANEJO DE MAX335. Figura 14. Microcontrolador Central Pic16f877 y manejo de MAX335.
El diseño de los filtros se presenta en la sección 5.8 de este documento.
El microcontrolador Central recibe desde el módulo de Display y LCD los
parámetros con los cuales debe configurar la matriz de filtros. Se seleccionó este
microcontrolador debido al número de pines necesarios para el manejo de los
potenciómetros digitales, los switches, el led de saturación, los pines de
comunicaciones con el modulo de display y LCD. (Ver Figura 14)
46
Los parámetros que se reciben desde el módulo de display y LCD son: Curva y
Frecuencias de Corte. El parámetro curva determina cuáles switches deben
cerrarse para permitir el paso de las señales de los filtros. El parámetro
Frecuencias de corte determina los valores con los cuales se deben configurar los
Potenciómetros digitales y dar así las curvas de respuesta deseadas para los
filtros.
4.6.1. Conexión del microcontrolador con los 2 MAX335. El MAX335 es un
circuito integrado que contiene 8 switches análogos con interfaz digital serial. Los
8 switches son SPST (Single Pole Single Throw), es decir de contacto sencillo.
Todos los switches son bidireccionales y tienen una resistencia constante (100
ohmios) sobre un rango de una señal análoga. Estos switches, pueden operar
continuamente con fuentes de voltaje, en el rango de +/- 4.5 voltios hasta +/-20
voltios.
El fabricante de los switches recomienda la siguiente conexión cuando se usan
varios dispositivos con el fin de reducir el número de pines de manejo: (Ver Figura 15)
Figura 15. Conexión del microcontrolador con los 2 MAX335.
Fuente. http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX335.pdf
47
Como se puede observar, los pines de SCLK y DIN se comparten y solamente el
pin de CS es independiente para cada integrado. En esta aplicación el pin DOUT
no es utilizado. El microcontrolador dentro de su programa se encarga de que
cada vez que se necesite abrir o cerrar los switches de un MAX335, el pin de CS
del otro MAX335 se encuentra apagado.
La interfaz serial de los MAX335 se presenta en la siguiente figura 16:
Figura 16. La interfaz serial de los MAX335
Fuente. http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX335.pdf
Para que el integrado MAX335 reciba datos, el pin CS debe estar en cero,
mientras CS sea bajo, los datos de entrada DIN serán escritos en el registro de
configuración con el flanco de subida de SCLK. Los datos son una palabra de 8
bits, cada bit controla uno de los 8 switches del MAX335.
Cuando los 8 bits de los datos hayan sido cambiados, CS pasa a alto. Esto cambia
a la nueva configuración de los switches e inhibe datos adicionales desde la
48
entrada del registro de cambio. Transiciones en el DIN y SCLK no tienen efecto
cuando CS es alto.
Para el funcionamiento de los 8 switches como un multiplexor, el fabricante
recomienda la conexión de los pines COM0-7 mientras que los pines NO se
manejan de acuerdo con la aplicación.
La implementación de programa del microcontrolador se presenta al final de este
documento. Para el manejo de los switches análogos se implementaron 4
funciones en el programa:
extern void InitSwitches(void);
extern void CerrarSwitche (unsigned char switches,unsigned char integrado);
extern void AbrirAllSwitches (void);
InitSwitches se encarga de inicializar los pines de manejo de los MAX335 para
evitar que desde el inicio del funcionamiento puedan quedar conexiones no
deseadas.
AbrirAllSwitches abre los switches de los 2 integrados MAX335, de esta manera
ninguna señal de entrada será conectada hacia la salida.
CerrarSwitche cierra el switch que se especifique en el parámetro ‘switches’ del
integrado ‘integrado’. Integrado puede tener un valor de 1 ó 2. Switches debe tener
un valor potencia de 2 para que sólo un switch sea activado al tiempo: 1, 2, 4, 8,
16, 32, 64 ó 128.
49
4.7. CONEXIÓN DEL MICROCONTROLADOR CON LOS POTENCIÓMETROS DIGITALES MCP42XXX Los filtros se diseñaron para poder variar las frecuencias de corte o frecuencias
centrales en rangos entre 400Hz y 4kHz. Las variaciones de estas frecuencias se
implementan variando resistencias en cada filtro. Para esto se usan
potenciómetros digitales de 10Kohms y referencia MCP42010 del fabricante
Microchip. Cada uno de estos circuitos integrados tiene 2 potenciómetros
internamente. Las características eléctricas de los potenciómetros utilizados se
pueden consultar en los manuales de fabricantes; el parámetro más importante
para esta aplicación es el ancho de banda debido a que a través de ellos se van a
transmitir señales de audio con frecuencias menores a 4kHz. La siguiente figura 17 tomada del manual de fabricante confirma que el ancho de banda es de casi
1MHz que es una frecuencia mucho mayor que la requerida para esta aplicación:
Figura 17. Ganancia y frecuencia para potenciómetro de 10K
Fuente. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/11195c.pdf
El valor de resistencia que da el potenciómetro es proporcional al valor de un
registro interno que almacena el chip y cuyo valor esta entre 0 y 255, es decir que
50
cuando el registro vale 0, se tiene el menor valor de resistencia (0ohms) y cuando
el registro vale 255 se tiene el mayor valor de resistencia (10K)
4.7.1. Conexión del microcontrolador con los 8 potenciómetros digitales. Para el manejo de los 8 filtros se hace uso de 8 circuitos integrados MCP42010.
La interfaz de estos integrados es serial y esta compuesta por 4 pines de
conexión:
/CS: Chip Select, sirve para activar o desactivar las comunicaciones con el chip.
SCK: es al pin de señal de reloj para sincronizar las comunicaciones.
SI: Pin de entrada de datos hacia el Chip.
SO: Pin de salida de datos desde el Chip. Este pin no se usa en esta aplicación.
Para conectar los 8 chips con el microcontrolador, los pines de SCK y SI se
conectan en bus entre los 8 chips y el microcontrolador. Los pines de /CS se
conectan de manera individual desde cada chip hacia el microcontrolador para
poder modificar los valores de los potenciómetros de manera única para cada
chip.
La figura 18 muestra la conexión sugerida para 1 solo chip:
Figura 18. La conexión sugerida para 1 solo chip
Fuente. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/11195c.pdf
51
La figura 18, figura 19 y figura 20 muestra la conexión del circuito implementado
con 8 chips:
Figura 19. La conexión del circuito implementado con 8 chips
Fuente. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/11195c.pdf
52
Figura 20. Potenciómetro Digital MCP42XXX MCP42XXX(MCP42010)
La implementación de programa del microcontrolador se presenta al final de este
documento. Para el manejo de los potenciómetros se implementaron las
siguientes funciones dentro del programa del microcontrolador PIC16f877:
extern void InitPot(void);
extern void EscribirPot (unsigned char pot, unsigned char valor);
extern void EscribirPot2 (unsigned char pot, unsigned char valor1,unsigned char valor2);
53
InitPot: es una subrutina de inicio de los potenciómetros, configure los
potenciómetros en el valor mas alto de resistencia (10K) para reducir el consumo
del circuito.
EscribirPot: esta subrutina hace que el chip número pot (1 a 8) configure los 2
potenciómetros internos con el valor que se indica en el parámetro valor.
EscribirPot2: esta subrutina hace que el chip número pot (1 a 8) configure un
potenciómetro con el valor indicado en el parámetro valor1 y el otro potenciómetro
con el valor indicado en el parámetro valor2.
4.8. ARREGLO DE FILTROS
Para el procesamiento de las señales de audio se usan 4 tipos de filtros: Pasa
bajos, pasa altos, pasa banda y rechaza banda. Adicionalmente se tiene una
conexión directa que permite que la señal de entrada pase por la matriz de filtros
sin ninguna modificación. La conexión de los filtros para formar una matriz se
explica en la sección 5.5; a continuación se presenta el diseño de cada filtro.
54
4.8.1. Filtro paso bajo de segundo orden (Butterworth) Figura 21. Filtro paso bajo Segundo Orden
La figura corresponde a un filtro pasa bajos de segundo orden; el condensador de
realimentación es parte de un circuito desacople y el otro condensador es parte de
un circuito de desacople diferentes. Los dos polos de este circuito modifican la
frecuencia de corte y la respuesta del filtro activo.
“Un filtro de Butterworth, de dos polos como el que aparece en la Figura 21 ofrece
la ventaja de tener componentes del mismo valor. En la frecuencia de corte, la
ganancia máxima. Por encima de la frecuencia de corte, la ganancia de tensión se
disminuye 40 dB por década, lo que equivale a 12 dB por octava. Esta atenuación
es dos veces más rápida que un filtro de primer orden (1 polo). La razón es que
hay un filtro de dos polos, en que cada circuito de desacople produce una
disminución de 20 dB por década”.13
13 Malvino Paul Albert. Principio de electrónicas, McGRAW – HILL Quinto Edición, 1998, p.798
55
Para el diseño del filtro pasa bajos, por ser un filtro Butterworth, el valor de Q debe
ser de 0.707 y Kc es igual a 1. Las ecuaciones de diseño son las siguientes:
CRfp
CCRfp
fpKcfcCCQ
KcQ
***21
2*1***21
*125,0
1707,0
π
π
=
=
=
=
==
Dados los valores de Kc y Q se obtiene la relación entre los condensadores:
1*22122
12414,1
12*5,0707,0
400
CCCC
CC
CC
hzfc
=
=
=
=
=
Para esta aplicación, la frecuencia de corte debe poderse variar entre 400Hz y
5000Hz:
5000400 ⟨⟨ fc Si se toma cada frecuencia de los extremos para hacer los cálculos y determinar
los correspondientes valores de resistencias y condensadores se tiene las
siguientes ecuaciones:
56
1*2,35541
2*1**8001
1*2*1***21400
4001
*400400
CR
CR
CCR
fpKc
fpKcfc
=
=
=
===
=
π
π
1*8,444281
2*1**100001
1*2*1***215000
50001
*50005000
CR
CR
CCR
fpKc
fpKcfc
=
=
=
===
=
π
π
Seleccionando un valor comercial para C1 se obtienen los valores de C2 y los
valores máximo y mínimo para R:
Tabla 5. Valores para filtro pasa bajo con frecuencia de corte en 400Hz y en 5000Hz. C1 C2 R400 R5000
0,1uf 0,2uf 2813 ohmios 225 ohmios Para tener los valores especificados de R, un potenciómetro digital de 10K ohmio
permite obtener las siguientes frecuencias de corte:
Tabla 6. Frecuencia de corte de filtro pasa bajo vs resistencia
R(ohms) Fc 300 3,75KHz 1000 1,125KHz 2000 562Hz 4000 281Hz 8000 140Hz
10000 112Hz
57
4.8.2. Filtro paso alto de segundo orden (Butterworth) Figura 22. Filtro paso Alto
La Figura 22. Muestra un filtro paso alto de dos Polos, la ganancia de tensión está
3 dB por debajo de su valor máximo en la frecuencia de corte. La ganancia de
tensión se atenúa a razón de 40 dB por década. Para que el circuito tenga una
respuesta Butherwort las ecuaciones de diseño son las siguientes:
2*1***21
21*5,0
1
RRCFp
RRQ
Av
π=
=
=
58
FÓRMULA
1707,0
2*1***21
21*5,0
1
==
=
=
=
KcQ
hButterwort
RRCFp
RRQ
Av
π
2*21212
21414,1
21*5,0707,0
400
5000400
RRRR
RR
RR
hzfc
fc
=
=
=
=
=
⟨⟨
59
2***80012
2*2***21400
2*2*2***21400
2*1***21400
4001
*400400
CR
RC
RRC
RRC
fpKc
fpKcfc
π
π
π
π
=
=
=
=
===
=
2***1000012
2*2***215000
2*2*2***215000
2*1***215000
50001
*50005000
CR
RC
RRC
RRC
fpKc
fpKcfc
π
π
π
π
=
=
=
=
===
=
Tabla 7. Valores para filtro pasa alto con frecuencia de corte en 400hz y en 5000Hz. C1 R2(400) R2(5000) R1(400) R1(5000)
0,1uf 0,2uf 2813 ohmios 225 ohmios 450 ohmios Tabla 8. Frecuencia de corte de filtro pasa alto vs resistencia
R2 R1 fc 300 600 3,7KHz 1000 2000 1,12KHz 2000 4000 562Hz 4000 8000 281Hz 5000 10000 225Hz
60
4.8.3. Filtro Pasa Banda Figura 23. Filtro Pasa Banda
La Figura 23 muestra Filtro Pasa Banda
“En el diseño se hace uso de un amplificador operacional que funciona en
configuración inversora, con varias trayectorias de retroalimentación. El circuito del
diagrama es sencillo y se caracteriza por su baja sensibilidad a la tolerancia de las
componentes. Los valores de las componentes del circuito de la Figura 23.
El resistor de entrada se ha divido en dos resistores, R1 y R2, que forman divisor
de voltaje por medio del cual se controla la ganancia de circuito.”
Los valores de R1 y R2 se calculan a partir de las siguientes ecuaciones: 14
14 Malvino Paul Albert. Amplificadores Operacionales, Teoria y sus aplicaciones, 1990, p.151
61
ArQ
R
R
ArRR
−=
=
2*223
2
*231
)3//1(*1*2**21
3*231
1
RRRCfp
RRRQ
Av
π=
+=
−=
FÓRMULA
CRBw
RRRCfp
RRRQ
Av
*1*21
)3//1(*1*2**21
3*231707,0
1
=
=
+=
−=
π
62
Ω=
=
=
=
KRf
R
fOR
Bw
978,311,0**800
11
1,*1**21400
400min
µπ
µπ
Ω=
=
=
=
79511,0**4000
11
1,*1**212000
2000max
Rf
R
fOR
Bw
µπ
µπ
2000320003*02,1
320003*02,2213*1*10*05,5
3*1*23110*5,2
)313*1(*1*21,0**2
1800
)3//1(*1*2**21
20001800min
27
27
==
+=+=
+=
+
=
=
==
−
−
RR
RRRRRR
RRRR
RRRRR
RRRCfo
Rfo
µπ
π
Ω==
+=
+=
+
=
=
==
−
43320003*6,44
320003*6,453*1*2
3110*7,5
)313*1(*1*21,0**2
13800
)3//1(*1*2**21
200013800min
26
RR
RRRR
RRRRRRR
RRRCfo
Rfo
µπ
π
63
4.8.4. Filtro Rechaza Banda
Figura 24. Filtro Rechaza Banda
Figura 25. Conversión de una sección pasa banda en una red de rechazo de banda.
Fuente. WILLIAMS ARTHUR B. Amplificadores Operacionales, Teoría y sus aplicaciones, 1.998., 159 p.
“La configuración de doble T no se presta para realizar ajustes con facilidad.
Cuando se requiere redes tipo ranura de banda muy angosta, tolerancia de los
componentes puede llegar a ocasionar desintonizacion excesiva, que puede hacer
inservible todo el circuito.
Si se emplea la configuración que aparece en el diagrama de bloques de la figura
24 y 25 donde T(s) es una sección pasa banda ( el mismo circuitos Pasa Banda
anterior en la sección 5.8.3 ) que tiene una ganancia exactamente de +1 a la
64
frecuencia central, existirá una resta entre las señales de entrada y de salida del
pasa banda. La salida combinada del amplificador será igual a cero en fo y
exactamente igual a la señal de entrada de frecuencias lejanas a la frecuencia de
resonancia donde la contribución de la sección de pasa banda es despreciable”.
Las ecuaciones de diseño para esta secciones Pasa Banda fueron dadas
previamente y no se necesita repetirse.
65
4.9. MÓDULO MICROCONTROLADOR PIC 16F877 (CONTROLADOR CENTRAL)
Figura 26. Módulo Microcontrolador PIC 16F877
Este microcontrolador realiza las siguientes funciones (Ver Figura 26)
- Al iniciar, abre todos los switches y configura los potenciómetros para tener
resistencias de 10k y así reducir el consumo de corriente.
- Configura la USART para recibir datos a 9600bps y recibe desde el
PIC16f876 (Display-teclado) tramas con el siguiente formato:
Tabla 9. Microcontrolador PIC 16f877 (Controlador Central)
inicio inicio curva F1 F2 F3 F4 fin fin
0xFF 0X00 curva f1 f2 f3 f4 0x00 0x00
66
(0Xff); Valor para identificar el inicio de trama
(0X00); Valor para identificar el inicio de trama
(curva); Curva de respuesta seleccionada por el usuario para procesar
la señal de audio: para bajos, pasa altos, etc. (existen 12
curvas)
(f1); Frecuencia de corte o central de acuerdo a la curva
seleccionada
(f2); Frecuencia de corte o central de acuerdo a la curva
seleccionada.
(f3); Frecuencia de corte o central de acuerdo a la curva
seleccionada
(f4); Frecuencia de corte o central de acuerdo a la curva
seleccionada
(0X00); Bytes de fin de trama.
(0X00); Bytes de fin de trama.
- Abre y cierra los switches de acuerdo con la curva seleccionada y escribe
en los potenciómetros correspondientes los valores que hacen que las
frecuencias de corte o centrales coincidan con los valores mostrados en el
Display.
- Cuando hay una detección de señal fuerte que puede generar saturación de
los circuitos, mantiene un led encendido durante 2 segundos para informar
al usuario (Detector de Saturación).
67
4.10. MICROCONTROLADOR PIC16F876 (CONTROLADOR DE DISPLAY Y TECLADO – PANEL DE CONFIGURACIÓN)
Figura 27. Microcontrolador PIC16f876 (Controlador de Display y Teclado)
El microcontrolador de display y Teclado realiza las siguientes funciones: (Ver Figura 27)
- Muestra en display un menú de selección de curvas y las frecuencias que
se pueden configurar para cada curva.
- Configura la USART para transmitir hacia el Microcontrolador Central las
curvas seleccionadas y las frecuencias de acuerdo con el formato de trama:
Panel de Configuración
68
Tabla 10. El microcontrolador de display y Teclado inicio inicio curva F1 F2 F3 F4 fin fin
0xFF 0X00 curva f1 f2 f3 f4 0x00 0x00
- Maneja el teclado para que el usuario pueda moverse entre los menús de
selección de curvas y frecuencias.
El panel de configuración está conformado por el display de cristal líquido, el
teclado y el control de volumen. El diseño del panel de control se realizó
pensando en un fácil manejo, la operación del panel se presenta en el numeral 8
de este documento.
El display utilizado es de 4 líneas de 20 caracteres. Tiene Backlight para que
pueda verse en ambientes oscuros.
El teclado es una matriz de 4X4 líneas de entradas y salidas del microcontrolador
16f876. Se utilizan pulsadores para implementar los botones.
La implementación del programa del microcontrolador tiene las siguientes
funciones.
5.10.1. Manejo de Display: extern void lcd_clear(void);
extern void lcd_puts(const char * s);
extern void lcd_goto(unsigned char pos);
extern void lcd_goto1(unsigned char pos);
extern void lcd_init(void);
extern void lcd_putch(char);
void lcd_print_word(unsigned int value);
69
void lcd_clear(void); borra toda la información que se haya escrito previamente
en las 4 lineas del display.
void lcd_puts(const char * s); escribe en el display una frase que se debe pasar
como parámetro en forma de cadena de caracteres, por ejemplo “Hola Suvag”.
void lcd_goto(unsigned char pos); Ubica el cursor del display en una posición
entre 0 y 40 que corresponde a las líneas 1 y 2 del display; por ejemplo si se va a
escribir algo en la segunda línea se debe llamar a esta función de la siguiente
forma: lcd_goto(20);.
void lcd_goto1(unsigned char pos); realiza la misma función de lcd_goto pero
para las líneas 3 y 4 del display.
void lcd_init(void); envía los comandos necesarios al display para que inicie el
funcionamiento, borre todos los datos y quede listo para que se pueda mostrar la
información que se necesite.
void lcd_putch(char); escribe en el display un solo caracter, por ejemplo
lcd_putch(‘F’); escribe una F en la posición donde se encuentre ubicado el cursor.
lcd_print_word(unsigned int value); esta función escribe un valor de tipo entero
en el display, los números enteros sin signo tienen un rango entre 0 y 65535, esta
función se encarga de convertir el número en formato binario o hexadecimal en
una cadena de caracteres que es la representación del número entero. Por
ejemplo si se llama a la función así: lcd_print_word(0x0064), en el display LCD
aparece escrito 100 que corresponde al valor decimal de 0x0064 hexadecimal.
Esta función es necesaria debido a que el microcontrolador maneja los números
en formato binario o hexadecimal y por lo tanto para ser representados en el
display deben ser convertidos a decimales.
70
4.10.2. Manejo de Teclado. extern void armarTeclado(void);
extern void desarmarTeclado(void);
extern int leerTeclado(void);
armarTeclado(void); esta función configura los pines del microcontrolador como
entradas y salidas para poder determinar si alguna tecla a sido presionada.
desarmarTeclado(void); esta función configura todos los pines como entradas
para reducir el consumo de corriente cuando el microcontrolador no está leyendo
el teclado y realizando funciones diferentes.
int leerTeclado(void); esta función se encarga de leer los pines del
microcontrolador conectados al teclado y determinar cual de las teclas se
presiono, en caso de detectar que una tecla se presiona, retorna el valor
correspondiente de la tecla y en caso de detectar que ninguna tecla o varias teclas
se presionan al tiempo, retorna un valor de error para que el microcontrolador
ignore lo que se está presionando. Esta rutina se encarga de manejar los rebotes
de las teclas mediante tiempos de espera y confirmación de lo que se escribe y se
lee del teclado.
4.10.3. Comunicaciones seriales con el Pic central. extern void InitSerial(unsigned char interrupciones);
extern void putch (unsigned char byte);
InitSerial(unsigned char interrupciones): configura la usart del microcontrolador
para transmitir datos a 9600bps con 8 bits de datos y 1 bit de parada. Esta es la
misma configuración del pic central para que las comunicaciones se puedan
establecer.
71
putch (unsigned char byte): escribe un byte en la usart del pic para que sea
transmitido hacia el pic central.
Adicionalmente hay una función que es la que se encarga de graficar las curvas
de respuesta de los filtros. Esta función hace uso de las rutinas de manejo de
display y lo que hace es “dibujar” en modo texto las formas de respuesta, por
ejemplo, la siguiente sección de código dibuja en el display la curva del filtro pasa
banda:
case 3: // curva de pasa banda
lcd_goto(20);
lcd_puts("BW: 0000 | ____");
lcd_goto1(0);
lcd_puts("PASA | | |");
lcd_goto1(20);
lcd_puts("BANDA +---------");
break;
4.11. OPERACIÓN DEL PANEL DE CONFIGURACIÓN
El panel de configuración permite que el usuario del dispositivo pueda modificar el
funcionamiento de acuerdo con las curvas de respuesta que quiera configurar. Los
componentes del panel de configuración son los siguientes:
- Entrada de Audio.
- Salida de Audio.
- Display LCD de 4 líneas x 20 caracteres.
- Teclado de 9 botones.
- Control de Volumen.
- Led indicador de saturación.
72
4.11.1. Entrada de Audio y Led indicador de saturación. En la entrada
de audio se debe conectar un micrófono o una señal de audio de salida de otro
equipo, por ejemplo un discman, una grabadora, etc. La amplitud de la señal de
audio que se este conectando se debe graduar en caso de que el led indicador de
saturación se encienda ya sea de manera breve o permanente ya que esta
indicando que la señal tiene una amplitud muy grande que hace que los circuitos
distorsionen la señal original y se presente en la salida una alteración no deseada
del audio.
4.11.2. Salida de Audio. En la salida de audio, el dispositivo tiene un
parlante que se puede escuchar directamente o se dispone de un jack para que
se conecte un audífono u otro dispositivo amplificador.
4.11.3. Display LCD de 4 lineas x 20 caracteres. Cuando el dispositivo se
enciende, en el Display se presenta una secuencia que muestra las diversas
curvas de procesamiento de audio que se pueden obtener con el dispositivo.
Después de esta secuencia en el display se presenta un menú inicial (menú 1) en
el cual se puede seleccionar la curva de respuesta que se desea obtener. Para
moverse hacia arriba o hacia abajo en el listado de curvas se deben usar los
botones + F1 - . El listado esta compuesto por 12 curvas y cuando se llega a la
primera o ultima curva, se muestra de manera cíclica nuevamente el listado. Para
seleccionar una curva de respuesta se debe presionar el botón ENTER. Al
presionar este botón automáticamente el dispositivo realiza la conmutación interna
de los circuitos que generan la respuesta seleccionada. Adicionalmente, en el
display se pasa a un segundo menú en el cual se pueden configurar los
parámetros asociados a cada curva (Frecuencias de corte y ancho de banda). A
medida que se va modificando cada parámetro, el cambio se ve reflejado en la
curva de respuesta, es decir que el cambio se hace de inmediato sobre los
circuitos. Dependiendo del tipo de curva de respuesta se pueden modificar uno o
73
mas parámetros, en caso de haber mas de 1 parametro, los botones para
modificar el parámetro seran + F1 -, + F2 -, + F3 – y + F4 - de acuerdo con la
posición de arriba hacia abajo en le display; por ejemplo si en el display dice que
los parámetros son:
F1
BW
F2
En este caso la frecuencia F1 se modifica con los botones + F1 -, el parámetro BW
se modifica con los botones + F2 - y el parámetro F2 se modifica con los botones
+ F3 -.
Para regresar al menú de selección de curva se debe presionar nuevamente el
botón ENTER. A continuación se presenta un ejemplo en el cual se selecciona
primero una curva de respuesta de filtro pasa bajos, se configura una frecuencia
de corte en 2khz y luego se cambia a una curva de respuesta de filtro pasa banda
con frecuencia central en 2Khz y ancho de banda de 1.6Khz.
Menú inicial del dispositivo: (Ver Figura 28) Figura 28. Menú inicial del dispositivo
74
Para llegar a la curva de Filtro pasa bajos se presionan los botones +F1-. Para
seleccionar la curva se presiona el botón ENTER. Se pasa al siguiente menú: (Ver Figura 29)
Figura 29. Menú de configuración de curva.
Para lograr la frecuencia de corte en 2khz se usan los botones +F1-.
Ahora se va a cambiar de curva, entonces se presiona el botón ENTER para
volver el menú de selección de curva y se selecciona la curva pasa banda con los
botones +F1-: (Ver Figura 30)
Figura 30. Menú de configuración de curva.
En este caso la curva de respuesta es un filtro pasa banda en el cual se puede
modificar la frecuencia central y el ancho de banda. Para modificar la frecuencia
75
central se presionan los botones +F1-; para modificar el ancho de banda se
presionan los botones +F2-.
4.11.4. Teclado de 9 botones. El teclado para moverse en los menus como
se explico en la sección 8.3 está compuesto por 9 botones, 4 botones para
incremento de frecuencias o selección de curva y 4 botones para decremento de
frecuencias y selección de curva. Adicionalmente 1 boton de ENTER que sirve
para cambiar de menú y seleccionar la curva de respuesta que se requiera. (Ver Figura 31)
Figura 31. Teclado de configuración.
4.11.5. Control de Volumen. Para el control de volumen, el dispositivo
tiene una perilla con la cual se puede modificar la amplitud de la señal de audio en
la salida del circuito.
76
4.12. CIRCUITOS IMPRESOS El diseñó de los circuitos impresos se realizó con el software Eagle versión 4.13.
Se diseñaron 2 circuitos impresos, uno para la conexión del teclado y el display y
otro para el circuito que contiene los filtros y la matriz de conmutación junto con el
microcontrolador central.
4.12.1. Circuito impreso de Panel de Configuración. Este circuito por su
sencillez se diseñó de una sola cara y contiene los siguientes elementos
principales:
- Un microcontrolador pic16f876 en empaque 28Dip y los elementos para su
funcionamiento (cristal, condensadores, resistencias(.
- Un conector para el display LCD.
- Un conector para comunicaciones con el circuito principal.
- Dos conectores para los botones de configuración.
Las siguientes figuras 32 y figuras 33 muestran las capas del diseño:
Figura 32. Cara de soldaduras circuitos impreso Panel de Configuración.
77
Figura 33. Mascara de componentes circuitos impreso Panel de Configuración.
El siguiente es el listado de componentes para esta tarjeta: (Ver tabla 12)
Tabla 11. Lista de componentes C1 33pf
C2 33pf
C3 0.1uf
C4 10uf/16V
DISPLAY Display LCD 4x20
IC1 PIC16f876P
Q1 Crystal 4Mhz
R1 10k
R2 10k
R3 10k
R4 10k
R5 10k
R6 10k
R7 10k
R8 10k
R9 10k
R10
R11 10k
SV1 Conector de comunicaciones con circuito principal.
SV2 Conector para botones de configuración.
SV3 Conector para botones de configuración
SV4 . Conector para programación del microcontrolador
78
4.12.2. Circuito impreso de filtros, matriz y microcontrolador central. Este circuito debido a la cantidad de elementos y a la complejidad del ruteo se
diseño usando elementos de montaje superficial y una placa de doble faz para
reducir el tamaño. Las siguientes figuras muestran las capas del diseño: (Figuras 34, Figuras 35 y Figuras 36)
Figura 34. Cara de componentes circuito impreso principal.
79
Figura 35. Cara de soldaduras circuito impreso principal.
80
Figura 36. Mascara de componentes de circuito impreso principal.
El listado de componentes de esta tarjeta es el siguiente: (Ver tabla 13)
81
Tabla 12. Lista de componentes AUDIO_IN, AUDIO_OUT Conectores Header de 2 posiciones
C1, C2 Condensador de 22pf 1206
C3,C4,C6,C7,C8,C9,C10,C11,C12,C13,C14,C15,C16,C17,
C18,C19,C20,C21,C22,C23,C28,C30,C31,C32,C33
Condensador 0.1uf 1206
C5, C24, C29, C34, C35, C36 Condensador de 10uf/25V
C25 Condensador de 1uf/25V
D3 Diodo 1N4148 superficial
IC1, IC3,IC6 LM 324 so14
IC2 PIC 16f877a 44tqfp
IC7, IC9 Max335 24 soic
IC8 lm358
JP3 Regleta de 10 posiciones doble
LED1, LED2, LED3 Leds de 5mm
Q1 Cristal de quarzo de 4Mhz superficial
Q2 Transistor 2n2222 sot23
U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8 MCP42010 14 soic
RESET Regleta de 2 posiciones
SV2 Regleta de 4 posiciones ángulo recto
SV3 Conector header de 6 posiciones
R1,R5,R9,R11,R12,R13,R14,R19,R21,
R24,R25,R28,R30,R31,R32,R35
Resistencia de 10k 1210
R2,R3,R33,R34 Resistencia 330ohmios
R4 Resistencia 560k
R6,R36 Resistencia 33k
R7 Resistencia 56k
R8 Resistencia 5,6k
R10,R18 Resistencia 2,2k
R15 Resistencia 20k
R16 Resistencia 6,2k
R17 Resistencia 1.5k
R22 Resistencia 470 ohmios
R23,R29 Resistencia 6,8k
82
R26,R37 Resistencia 22k
R20,R27, R38 Resistencia 4,7k
4.13. EL AMPLIFICADOR DE POTENCIA
Para el amplificador de potencia se hace uso de un circuito pre-ensamblado de
parlantes de computador. Estos amplificadores tiene una muy buena señal de
respuesta y son eficientes ya que con una fuente de 12V y 200mA generan una
muy buena salida de audio.
4.14. FUENTE DE ALIMENTACIÓN
Los circuitos digitales del diseño tienen un requerimiento de 5V DC y el consumo
en general de corriente para el circuito es de aproximadamente 50mA; los circuitos
de audio: filtros y switches se deben alimentar con voltajes positivos y negativos:
+12VDC y -12VDC con un requerimiento que no pasa de 100mA en el caso de
mayo amplificación de señal.
Teniendo en cuenta estos requerimientos y que adicionalmente se requiere de una
fuente que no genere ruido hacia el interior del circuito se decidió utilizar una
fuente de computador que satisface de manera exitosa estos requerimientos. Una
fuente de computador por lo general tiene las siguientes especificaciones:
-5VDC / 2 Amperios
+5VDC / 5 Amperios
+12VDC / 2 Amperios
-12VDC / 2 Amperios
83
Adicionalmente las fuentes de computadores cumplen con normas de emisión de
ruido electromagnético lo cual es muy bueno para el circuito.
4.15. VIBRADOR Es un accesorio que mecánicamente puede oscilar a las frecuencias de una señal
de audio de entrada y transmitirla a una articulación estimulando las capacidades
“auditivas” de las personas.
84
5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Con el fin de mostrar los resultados de manera clara, es necesario presentarlos en
dos grupos, los relacionados con el diseño y los de la evaluación con pacientes.
5.1. RESULTADOS DE DISEÑO.
El diseño que se implementó permite tener las siguientes curvas de respuesta:
Tabla 13. Resultados de diseño.
Filtro Símbolo Señal de Salida Función
Curva 1 Pasa Todo
Curva 2 Pasa Bajo
.
En esta curva se puede variar la frecuencia corte Fc.
F1
Curva 3 Pasa Alto
En esta curva se puede variar la frecuencia corte Fc.
F1 Pasa Alto
Pasa Bajo
Canal Directo
85
Curva 4 Pasa Banda
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc y el ancho de banda Bw del filtro.
F1 Bw
Curva 5 Rechaza Banda
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc y el ancho de banda Bw del filtro.
F1 Bw
Curva 6 Pasa
Bajo con Rechazo Banda
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc y el ancho de banda Bw del filtro.
F1 F2 Bw
Curva 7 Pasa
Alto con Rechazo Banda
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1 y Fc2 y el ancho de banda Bw del filtro.
F1 F2 Bw
Pasa Bajo
Rechaza Banda
Pasa Alto
Rechaza Banda
Rechaza Banda
Pasa Banda
86
Curva 8 Pasa Doble Banda
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1 y Fc2 y el ancho de banda Bw del filtro F1
F2 Bw1 Bw2
Curva 9 Pasa Banda 2
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1 y Fc2.
F1 F2
Curva 10
Pasa Doble Banda
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1 y Fc2 y el ancho de banda Bw1 y Bw2 del filtro
F1 F2
Bw1 Bw2
Curva 11
Pasa Bajo 2
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1
F1
Rechaza Banda
Pasa Banda
Pasa Alto
Pasa Bajo
Rechaza Banda
Rechaza Banda
Pasa Bajo
Pasa Bajo
87
Curva 12
Pasa Alto 2
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1
F1
Curva 13
Rechaza Banda 2
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1 y el ancho de banda Bw1 del filtro
F1 Bw1
Curva 14
Pasa Banda 3
En esta curva se puede variar la frecuencia central Fc1 y el ancho de banda Bw1 del filtro
F1 Bw1
Cada filtro se diseño y se probó con un generador de señales y un osciloscopio
para poder verificar los puntos de atenuación de 3bB y los anchos de banda. La
siguiente tabla muestra algunos de los resultados obtenidos en laboratorio. F1 Pot
es el valor que se escribe en el potenciómetro digital y tiene un valore de
resistencia equivalente de acuerdo con la siguiente formula:
Pasa Alto
Pasa Alto
Rechaza Banda
Rechaza Banda
Pasa Banda
Pasa Banda
88
ValorResistencia = 10000 x F1Pot / 256 [ohmios]
Los valores de frecuencia en el filtro pasa bajo y pasa alto son los puntos de
atenuación en 3dB. En los filtros pasa banda y rechaza banda hay 2 frecuencias
que determinan el ancho de banda.
Tabla 14. Resultados de potenciómetro digital
Pasa bajo Pasa alto Pasa Banda/ Rechaza
banda f1 pot f1 display f1 pot f1 display f2 (fo)
FRECUENCIA FRECUENCIA f- fo 0 303 6 520 2 1130 16 380 10 550 10 1150 40 500 16 590 20 1170 56 650 24 650 30 1210 64 780 32 730 40 1250 68 860 40 820 50 1280 72 940 44 890 55 1320 74 1000 48 950 60 1365 76 1080 52 1030 65 1400 78 1160 56 1140 70 1470 79 1200 58 1200 73 1500 81 1270 60 1270 75 1550 82 1350 62 1350 78 1600 83 1410 64 1400 80 1660 85 1500 66 1500 82 1750 86 1630 68 1610 83 1800 87 1720 69 1700 85 1900 88 1820 70 1800 86 2000 89 1920 71 1850 90 2105 90 2020 72 1900 91 2200 91 2150 73 2000 92 2300 92 2310 74 2110 93 2400 93 2450 75 2200 94 2600 94 2670 76 2360 95 2800 95 2900 77 2500 96 3030 96 3170 78 2730 97 3500 97 3460 79 3000 98 4000 98 3760 80 3330 99 4500
89
5.2 RESULTADOS DE EVALUACIÓN MÉDICA EN PACIENTES 5.3
RECONOCIMIENTO DE LENGUAJE
Evaluaciones Paciente 1
Discriminación Sin el Equipo Discriminación con el Equipo
Detección Discriminación Detección Discriminación
M ok Ok Ok
U Ok Ok Ok
A ok Ok
I ok Ok Ok
Ch ok Ok Ok
S Ok ok
Total 3 2 5 6
Paciente 2
Discriminación Sin el Equipo Discriminación con el Equipo
Detección Discriminación Detección Discriminación
M Ok
U Ok Ok
A ok Ok
I Ok Ok
Ch ok ok Ok Ok
S Ok ok
Total 1 2 5 5
90
Paciente 3
Discriminación Sin el Equipo Discriminación con el Equipo
Detección Discriminación Detección Discriminación
M ok ok Ok ok
U Ok Ok
A ok ok ok Ok
I Ok Ok
Ch ok ok Ok Ok
S Ok ok
Total 3 3 6 6
Paciente 4
Discriminación Sin el Equipo Discriminación con el Equipo
Detección Discriminación Detección Discriminación
M ok ok Ok ok
U ok Ok Ok
A
I Ok Ok
Ch ok Ok Ok
S Ok ok
Total 3 1 5 5
Paciente 5
Discriminación Sin el Equipo Discriminación con el Equipo
Detección Discriminación Detección Discriminación
M ok Ok ok
U ok ok Ok
A
I
Ch ok Ok Ok
S ok Ok ok
Total 2 2 4 4
91
6. CONCLUSIONES Con este trabajo el Sistema Electrónico de Intervención Terapéutica Auditivo Somatosensorial contribuye a solucionar algunas de las dificultades del habla y
del lenguaje presentes en personas con deficiencia auditiva, para así fortalecer su
desarrollo con un proceso paulatino y lógico con la discriminación de los estímulos
lingüísticos y no lingüísticos, que ayuda y fortalece la adquisición del habla.
El resultado del acondicionamiento del sistema electrónico cumple con todos los
objetivos y requerimientos planteados por los profesionales en fonoaudiologia,
Es un dispositivo electrónico desarrollado totalmente con elementos y tecnología
de fácil adquisición en el mercado nacional, que comparativamente baja sus
costos en relación a los elaborados en el exterior. Esto permite demostrar que se
puede ofrecer una solución, al alcance de los profesionales de la salud
colombianos, con las suficientes condiciones técnicas, para las tareas de
rehabilitación, y a su vez hace posible que las instituciones educativas puedan
incrementar su capacidad de educación especial.
Basado en experiencias personales y en la opinión de diferentes fonoaudiólogos,
es posible decir que el prototipo desarrollado, es un excelente casos de negocios
para su desarrollo comercial. Por lo cual el siguiente paso a explorar.
Es importante mencionar que la construcción del dispositivo con estas
características técnicas e insumos, es una oportunidad para las personas con
deficiencia auditiva de bajos recursos, al tener a su alcance un mayor número de
profesionales con herramientas que contribuyan en la rehabilitación del lenguaje.
92
El uso de microcontroladores en la construcción del dispositivo, ha permitido
realizar la mayoría de las funciones por medio de su software, lo cual ha reducido
costos y simplificando circuitos en el sistema de control.
El trabajo en laboratorio es fundamental en el diseño de productos electrónicos,
permite realizar un buen diseño y anticiparse a los problemas que un producto
puede tener en su uso diario. En especial en este proyecto fue muy útil el uso de
los osciloscopios, el generador de señales, los programas de simulación para
microcontroladores y programador. Seria muy bueno tener herramientas para usar
tecnologías mas avanzadas como DSPs que serian una muy buena opción para el
diseño de dispositivos como el que se esta presentando. También seria bueno
contar con equipos de audio en el laboratorio.
93
7. RECOMENDACIONES
Al finalizar este proyecto de tesis se ha llegado ha obtener importantes
recomendaciones, una de ellas y tal vez la más importante es que para la
realización de un equipo terapéutico-médico no se necesita grandes inversiones
económicas ni tecnología de punta, pues contando con recursos limitados y de
producción nacional se ha logrado desarrollar el proyecto.
A partir de este proyecto, se recomienda la creación de una línea de investigación
en la facultad, relacionada con el área médica y terapeutica, con el fin de
desarrollar habilidades en el análisis, diseño y desarrollo de soluciones a la
medida en los diferentes campos, buscando el mayor cubrimiento de nuevas
tecnologías en la población colombiana.
El fomento al desarrollo de proyectos de este tipo, permitirán a muchos
profesionales de diferentes áreas médicas y de rehabilitación, acceder a técnicas y
equipos que por su costo y carencia en el mercado nacional los limita en el campo
laboral.
El trabajo en laboratorio es fundamental en el diseño de productos electrónicos,
permite realizar un buen diseño y anticiparse a los problemas que un producto
puede tener en su uso diario. En especial en este proyecto fue muy útil el uso de
los osciloscopios, el generador de señales, los programas de simulación para
microcontroladores y programador. Seria muy bueno tener herramientas para usar
tecnologías mas avanzadas como DSPs que serian una muy buena opción para el
diseño de dispositivos como el que se esta presentando. También seria bueno
contar con equipos de audio en el laboratorio.
94
Anexo A. Integrado Switch MAX 335
95
Anexo B. Microcontrolador PIC16F87X
96
Anexo C. Microcontrolador PIC16F7X
97
98
Anexo D. Integrado LM324
99
Anexo E. Integrado LM358
100
Anexo G. REPORTE DE RETROALIMENTACIÓN DEL EQUIPO
Nombre: Fernando Hidalgo
Observaciones del equipo:
La importancia del equipo se centra en la posibilidad de modificar las bandas
frecuenciales y la intensidad; por lo tanto, se hace necesario: ampliar el rango
frecuencia desde 125 a 4.000 Hz, porque en este rango se encuentran los
formantes que permiten la discriminación del lenguaje, se requiere la adaptación
de un potenciómetro de ingreso y uno de salida, que permitan ampliar la sumatoria
para responder a las necesidades auditivas de pacientes, este cambio permitiría
suprimir el bafle que permite el manejo del volumen, la salida total debe poderse
medir en decibeles.
Pruebas con el equipo Se sugiere el uso de pruebas estandarizadas que midan de una forma objetiva las
respuestas auditivas finas del lenguaje.
Se utilizaron las pruebas: Ling15 que hace un barrido por el espectro del lenguaje
y las listas balaceadas que son pruebas fonéticamente balanceadas.
El paciente tiene una hipoacusia neurosensorial16 profunda de tipo esquina en el
oído izquierdo y severa a profunda en oído derecho teniendo u pico en frecuencia
15 El Test de los Seis sonidos de Ling, creado por el Dr. Daniel Ling, evalúa la habilidad para detectar los sonidos /a/, /u/, /i/, /m/, /sh/ y /s/ a distintas distancias; dichos sonidos cubren el rango de frecuencias que se utilizan en el habla. La respuesta a cada uno de estos sonidos implica la audibilidad de otros componentes del habla que se sitúan en el mismo rango de frecuencias. (Ling, D. 1989) 16 La hipoacusia es un trastorno caracterizado por una pérdida o una disminución de la audición que puede afectar a uno u ambos oídos.
101
de 2.000Hz, obteniendo respuestas muy similares al anterior caso, concluyendo
que es necesario hacer las modificaciones sugeridas anteriormente.
María del Pilar Cuta Contreras,
Fonoaudióloga – terapeuta auditiva verbal
102
Anexo H. PROGRAMA, GRABADO SOBRE PIC
Inicio del programa principal
#include <pic.h> #include "serial.h" #include "lcd.h" #include "delay.h" #include "teclado.h" #include "curvas.h" #include "eeprom.h" #define PORTBIT(p,b) ((unsigned)&(p)*8+(b)) const int valor_pasa_bajos[] = 0,16,40,56,64,68,72,74,76,78,79,81,82,83,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98 ; const int display_pasa_bajos[] = 303,380,500,650,780,860,940,1000,1080,1160,1200,1270,1350,1410,1500,1630,1720,1820,1920,2020,2150,2310,2450,2670,2900,3170,3460,3760; const int valor_pasa_altos[] = 6,10,16,24,32,40,44,48,52,56,58,60,62,64,66,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80 ; const int display_pasa_altos[] = 520,550,590,650,730,820,890,950,1030,1140,1200,1270,1350,1400,1500,1610,1700,1800,1850,1900,2000,2110,2200,2360,2500,2730,3000,3330; const int valor_pasa_banda[] = 2,10,20,30,40,50,55,60,65,70,73,75,78,80,82,83,85,86,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99; const int display_pasa_banda[] = 1130,1150,1170,1210,1250,1280,1320,1365,1400,1470,1500,1550,1600,1660,1750,1800,1900,2000,2105,2200,2300,2400,2600,2800,3030,3500,4000,4500; const int valor_pasa_banda_bw[] = 99,98,97,96,95,94,93,92,91,90,85,80,75,70,65,60,55,50,47,44,40,35,30,25,20,15,10,0; const int display_pasa_banda_bw[] = 600,790,930,980,1040,1070,1110,1140,1055,1060,1250,1200,1300,1380,1400,1440,1500,1600,1650,1700,1760,1900,2030,2200,2400,2700,3000,3520; static void interrupt int_ALL(void)// enmascara las interrupciones if(INTF) //Interrupcion del puerto externo RB0 INTF = 0; // clear the interrupt //hacer codigo
103
RCIF=0; TXIF=0; void init(unsigned char interrupcion,unsigned char frec,unsigned char duty1,unsigned char duty2) ADCON1=06; //todas las entradas analogas TRISB=0X00;//TODAS salidas binarias TRISC=0X01;//RC0 COMO ENTRADA BIANARIA TRISD=0;//SALIDAS BINARIAS PORTA=0x00; ADCON1=06; //todas las entradas analogas TRISA=0x00; GIE=0; void escribirCurvas(unsigned char curv) switch (curv) case 'A': lcd_puts("Pasa Todo "); break; case 'B': lcd_puts("Pasa Alto "); break; case 'C': lcd_puts("Pasa Bajo "); break; case 'D': lcd_puts("Pasa Banda "); break; case 'E': lcd_puts("Rech Banda "); break; case 'F': lcd_puts("P Bajo/Rech Banda"); break; case 'G': lcd_puts("Pasa Banda 3 "); break; case 'H': lcd_puts("Rech Banda 2 "); break; case 'I': lcd_puts("Pasa Banda 2 "); break; case 'J': lcd_puts("Pasa Altos 2 "); break; case 'K': lcd_puts("Pasa Bajos 2 "); break; case 'L':
104
lcd_puts("Pasa Doble Banda "); break; case 'M': lcd_puts("Rech Doble Banda "); break; case 'N': lcd_puts("P Alto/Rech Banda"); break; default: lcd_puts("Curva ND "); break; void main() unsigned char opc=0,temp,i; unsigned char estados1, actualizarDisplay, actualizarValores; unsigned char tecla, inicio, rw; unsigned char curva; unsigned char curvas[10]; /* 1234567890 Pasa Todo A Pasa Bajo C Pasa Alto B Pasa Banda D Rech Banda E Curva 1 F Curva 2 G Curva 3 H Curva 4 I Curva 5 J Curva 6 K Curva 7 L Curva 8 M Curva 9 N Curva 10 O Curva 11 P Curva 12 Q */ unsigned char f1dec,f1cen,f1mil; unsigned char f2dec,f2cen,f2mil; unsigned char f3dec,f3cen,f3mil; unsigned char f4dec,f4cen,f4mil; int f1,f2,f3,f4; int f1pot,f2pot,f3pot,f4pot; int f1display,f2display,f3display,f4display;
105
f1dec='5'; f2dec='5'; f3dec='5'; f4dec='5'; f1cen='0'; f2cen='0'; f3cen='0'; f4cen='0'; f1mil='0'; f2mil='0'; f3mil='0'; f4mil='0'; f1=2; f2=2; f3=2; f4=2; f1pot=2; f2pot=2; f3pot=2; f4pot=2; InitSerial(0); init(1,100,50,50); lcd_init(); lcd_clear(); lcd_goto(1); for (i=1;i!=12;i++) lcd_clear(); dibujarCurva(i); DelayMs(200); lcd_clear(); lcd_goto(1); DelayMs(2); lcd_goto(2); lcd_puts("* Hola Suvag *"); DelayMs(400); estados1=1; armarTeclado(); tecla=leerTeclado(); curva='A'; actualizarDisplay=1; f1display=300;
106
while(1) switch(estados1) case 1: // SELECCION DE CURVA if (actualizarDisplay==1) lcd_clear(); lcd_goto(0); lcd_puts("Seleccione Curva"); lcd_goto(20); lcd_puts("de respuesta:"); lcd_goto1(0); //lcd_puts("[A .. S]"); lcd_puts("__----__"); lcd_goto1(28); lcd_putch(tecla); lcd_goto1(20); //lcd_putch(curva); escribirCurvas(curva); actualizarDisplay=0; switch(tecla) case 'N': curva++; if (curva=='O') curva ='A'; lcd_goto1(20); //lcd_putch(curva); escribirCurvas(curva); break; case 'M': curva--; if (curva=='@') curva ='N'; lcd_goto1(20); //lcd_putch(curva); escribirCurvas(curva); break; case 'C': estados1=2; actualizarDisplay=1; break; break; //========================================================================== case 2: // MODIFICACION DE FRECUENCIAS if (actualizarDisplay==1) dibujarCurva(curva-'A'); actualizarDisplay=0; actualizarValores=1;
107
switch(tecla) case 'N': // incrementar f1 f1++; if(f1==28) f1=0; actualizarValores=1; break; case 'M': // decrementar f1 if(f1==0) f1=27; else f1--; actualizarValores=1; break; case 'J': // incrementar f2 f2++; if(f2==28) f2=0; actualizarValores=1; break; case 'I': // decrementar f2 if(f2==0) f2=27; else f2--; actualizarValores=1; break; case 'F': f3++; if(f3==28) f3=0; actualizarValores=1; break; case 'E': if(f3==0) f3=27; else f3--; actualizarValores=1; break; case 'B': f4++; if(f4==28) f4=0; actualizarValores=1; break; case 'A': if(f4==0) f4=27; else f4--; actualizarValores=1; break; /* case 'G': estados1=3; lcd_clear(); lcd_goto(0); lcd_puts("Seleccione Posición"); lcd_goto(20);
108
lcd_puts("de Leer Memoria"); break; case 'K': estados1=4; lcd_clear(); lcd_goto(0); lcd_puts("Seleccione Posición"); lcd_goto(20); lcd_puts("de Grabar en Memoria"); break; */ case 'C': estados1=1; actualizarDisplay=1; break; if (actualizarValores==1) switch (curva) case 'C': //pasa bajos case 'K': //pasa bajos 2 f1display=display_pasa_bajos[f1]; f1pot=valor_pasa_bajos[f1]; break; case 'B': //pasa altos case 'J': //pasa altos 2 f1display=display_pasa_altos[f1]; f1pot=valor_pasa_altos[f1]; break; case 'D': //pasa banda case 'E': //Rechaza banda case 'G': //Pasa Banda 3 case 'H': //Rechaza Banda 2 f1display=display_pasa_banda[f1]; f1pot=valor_pasa_banda[f1]; f2display=display_pasa_banda_bw[f2]; f2pot=valor_pasa_banda_bw[f2]; break; case 'F': // PASA BAJO / RECHAZO BANDA f1display=display_pasa_bajos[f1]; f1pot=valor_pasa_bajos[f1]; f2display=display_pasa_banda[f2];
109
f2pot=valor_pasa_banda[f2]; f3display=display_pasa_banda_bw[f3]; f3pot=valor_pasa_banda_bw[f3]; break; case 'N': // PASA alto / RECHAZO BANDA f1display=display_pasa_altos[f1]; f1pot=valor_pasa_altos[f1]; f2display=display_pasa_banda[f2]; f2pot=valor_pasa_banda[f2]; f3display=display_pasa_banda_bw[f3]; f3pot=valor_pasa_banda_bw[f3]; break; case 'I': // PASA BANDA 2 f1display=display_pasa_altos[f1]; f1pot=valor_pasa_altos[f1]; f2display=display_pasa_bajos[f2]; f2pot=valor_pasa_bajos[f2]; break; case 'L': // PASA DOBLE BANDA case 'M': // RECHAZA DOBLE BANDA f1display=display_pasa_banda[f1]; f1pot=valor_pasa_banda[f1]; f2display=display_pasa_banda_bw[f2]; f2pot=valor_pasa_banda_bw[f2]; f3display=display_pasa_banda[f3]; f3pot=valor_pasa_banda[f3]; f4display=display_pasa_banda_bw[f4]; f4pot=valor_pasa_banda_bw[f4]; break; if(curva!='A') lcd_goto(4); lcd_print_word(f1display); if((curva=='D')|(curva=='E')|(curva=='G')|(curva=='H')) lcd_goto(24); lcd_print_word(f2display); if((curva=='F')|(curva=='N')) lcd_goto(24); lcd_print_word(f2display); lcd_goto1(4); lcd_print_word(f3display); if((curva=='L')|(curva=='M')) lcd_goto(24); lcd_print_word(f2display); lcd_goto1(4);
110
lcd_print_word(f3display); lcd_goto1(24); lcd_print_word(f4display); if((curva=='I')) lcd_goto(24); lcd_print_word(f2display); lcd_goto(8); actualizarValores=0; putch(0Xff); putch(0X00); putch(curva); putch(f1pot); putch(f2pot); putch(f3pot); putch(f4pot); putch(0X00); putch(0X00); break; case 3: // LECTURA DE CURVAS DESDE LA MEMORIA inicio=0; switch(tecla) rw=0; case 'A': inicio=0; rw=1; break; case 'B': inicio=17; rw=1; break; case 'E': inicio=34; rw=1; break; case 'F': inicio=51; rw=1; break; case 'I': inicio=68; rw=1; break; case 'J': inicio=85; rw=1;
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break; case 'M': inicio=102; rw=1; break; case 'N': inicio=119; rw=1; break; if (rw==1) f1=leer_memoria(inicio); f2=leer_memoria(inicio+1); f3=leer_memoria(inicio+2); f4=leer_memoria(inicio+3); f1dec=leer_memoria(inicio+4); f2dec=leer_memoria(inicio+5); f3dec=leer_memoria(inicio+6); f4dec=leer_memoria(inicio+7); f1cen=leer_memoria(inicio+8); f2cen=leer_memoria(inicio+9); f3cen=leer_memoria(inicio+10); f4cen=leer_memoria(inicio+11); f1mil=leer_memoria(inicio+12); f2mil=leer_memoria(inicio+13); f3mil=leer_memoria(inicio+14); f4mil=leer_memoria(inicio+15); curva=leer_memoria(inicio+16); actualizarDisplay=1; estados1=2; rw=0; break; case 4: // aqui se deberan guardar switch(tecla) rw=0; case 'A': inicio=0; rw=1; break; case 'B': inicio=17; rw=1; break; case 'E': inicio=34; rw=1; break; case 'F': inicio=51;
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rw=1; break; case 'I': inicio=68; rw=1; break; case 'J': inicio=85; rw=1; break; case 'M': inicio=102; rw=1; break; case 'N': inicio=119; rw=1; break; if (rw==1) escribir_memoria(inicio,f1); escribir_memoria(inicio+1,f2); escribir_memoria(inicio+2,f3); escribir_memoria(inicio+3,f4); escribir_memoria(inicio+4,f1dec); escribir_memoria(inicio+5,f2dec); escribir_memoria(inicio+6,f3dec); escribir_memoria(inicio+7,f4dec); escribir_memoria(inicio+8,f1cen); escribir_memoria(inicio+9,f2cen); escribir_memoria(inicio+10,f3cen); escribir_memoria(inicio+11,f4cen); escribir_memoria(inicio+12,f1mil); escribir_memoria(inicio+13,f2mil); escribir_memoria(inicio+14,f3mil); escribir_memoria(inicio+15,f4mil); escribir_memoria(inicio+16,curva); actualizarDisplay=1; estados1=2; rw=0; break; tecla='0'; armarTeclado(); tecla=leerTeclado();
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---------------------------------------------------------------------------------------
PIC #include <pic.h> // cada valor a leer es un entero, formado por 2 bytes, // entonces se deben leer 8 byes para las 4 frecuencias. extern unsigned char leer_memoria (unsigned char posicion) EEADR=posicion; EECON1=EECON1 || 0x80; EECON1=EECON1 && 0x01; return EEDATA; /* BSF STATUS, RP1 ; BCF STATUS, RP0 ;Bank 2 MOVF ADDR, W ;Write address MOVWF EEADR ;to read from BSF STATUS, RP0 ;Bank 3 BCF EECON1, EEPGD ;Point to Data memory BSF EECON1, RD ;Start read operation BCF STATUS, RP0 ;Bank 2 MOVF EEDATA, W ;W = EEDATA */ // cada valor a guardar es un enter, formado por 2 bytes, // entonces se deben guardar 8 byes para las 4 frecuencias. void escribir_memoria (unsigned char posicion, unsigned char valor) do while ((EECON1 && 0x02)!=0); // WR ESTA EN ALTO? EEADR=posicion; EEDATA=valor; EECON1=EECON1 & 0x7F; //EEPGD EN 0 EECON1=EECON1 | 0x04; //WREN EN 1 EECON2=0X55; EECON2=0XAA; EECON1=EECON1 | 0x02; //WR EN 1 EECON1=EECON1 & 0xFB; //WREN EN 0 /* BSF STATUS, RP1 ; BSF STATUS, RP0 ;Bank 3 BTFSC EECON1, WR ;Wait for GOTO $-1 ;write to finish
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BCF STATUS, RP0 ;Bank 2 MOVF ADDR, W ;Address to MOVWF EEADR ;write to MOVF VALUE, W ;Data to MOVWF EEDATA ;write BSF STATUS, RP0 ;Bank 3 BCF EECON1, EEPGD ;Point to Data memory BSF EECON1, WREN ;Enable writes ;Only disable interrupts BCF INTCON, GIE ;if already enabled, ;otherwise discard MOVLW 0x55 ;Write 55h to MOVWF EECON2 ;EECON2 MOVLW 0xAA ;Write AAh to MOVWF EECON2 ;EECON2 BSF EECON1, WR ;Start write operation ;Only enable interrupts BSF INTCON, GIE ;if using interrupts, ;otherwise discard BCF EECON1, WREN ;Disable writes */
Teclado #include <pic.h> #include "delay.h" #define Delayteclado 50 /* * Teclado de 4x4 interface * ver teclado.c para implementacion. */ /* Configura los pines del teclado como entradas */ extern void armarTeclado(void) TRISB=0XF0;//TODAS ENTRADAS binarias OPTION=OPTION | 0x80; PORTB=0XFF; /* Configura los pines del teclado como salidas */ extern void desarmarTeclado(void) TRISB=0X00;//TODAS ENTRADAS binarias /* Lee ele teclado */
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//extern void leerTeclado(void) extern int leerTeclado(void) unsigned char tecla, i; unsigned char puerto; DelayMs(Delayteclado); tecla='0'; PORTB=0XFE; DelayMs(2); puerto=PORTB & 0xF0; if (puerto!= 0xF0) DelayMs(Delayteclado); puerto=PORTB & 0xF0; switch(puerto) case 0xE0: tecla='A'; break; case 0xD0: tecla='B'; break; case 0xB0: tecla='C'; break; case 0x70: tecla='D'; break; default: tecla='0'; break; if (tecla=='0') PORTB=0XFD; DelayMs(2); puerto=PORTB & 0xF0; if (puerto!= 0xF0) PORTB=0XFD; DelayMs(Delayteclado); puerto=PORTB & 0xF0; switch(puerto) case 0xE0: tecla='E'; break; case 0xD0: tecla='F'; break; case 0xB0: tecla='G'; break; case 0x70:
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tecla='H'; break; default: tecla='0'; break; if (tecla=='0') PORTB=0XFB; DelayMs(2); puerto=PORTB & 0xF0; if (puerto!= 0xF0) PORTB=0XFB; DelayMs(Delayteclado); puerto=PORTB & 0xF0; switch(puerto) case 0xE0: tecla='I'; break; case 0xD0: tecla='J'; break; case 0xB0: tecla='K'; break; case 0x70: tecla='L'; break; default: tecla='0'; break; if (tecla=='0') PORTB=0XF7; DelayMs(2); puerto=PORTB & 0xF0; if (puerto!= 0xF0) PORTB=0XF7; DelayMs(Delayteclado); puerto=PORTB & 0xF0; switch(puerto) case 0xE0: tecla='M'; break; case 0xD0: tecla='N'; break; case 0xB0:
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tecla='O'; break; case 0x70: tecla='P'; break; default: tecla='0'; break; i=0; DelayMs(40); return tecla; -------------------------------------------------------------------------------------------------------
Curvas #include "curvas.h" #include <pic.h> #include "lcd.h" #include "delay.h" /* * tRAZADO DE CURVAS EN lcd */ /* Configura los pines del teclado como entradas */ extern void dibujarCurva(unsigned char curva) lcd_clear(); lcd_goto(0); lcd_puts("F1: 0000"); switch (curva) case 0: // curva de pasa todo lcd_goto(0); lcd_puts("PAS TOD0"); lcd_goto(20); lcd_puts(" "); lcd_goto1(0); lcd_puts(" |_______"); lcd_goto1(20); lcd_puts(" +--------");
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break; case 1: // curva de pasa altos lcd_goto(20); lcd_puts(" | _____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | /"); lcd_goto1(20); lcd_puts("ALTO +--------"); break; case 2: // curva de pasa bajos lcd_goto(20); lcd_puts(" |____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BAJO +--------"); break; case 3: // curva de pasa banda lcd_goto(20); lcd_puts("BW: 0000 | ____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BANDA +---------"); break; case 4: // curva de elimina banda lcd_goto(20); lcd_puts("BW: 0000 |__ ____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("RECHAZA | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BANDA +---------"); break; case 5: // curva de pasa bajo / rechaza banda lcd_goto(20); lcd_puts("F2: 0000 |__ __"); lcd_goto1(0); lcd_puts("Bw: 0000 | | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts(" +---------"); break; case 6: // pasa banda 3 lcd_goto(20); lcd_puts("BW: 0000 | ____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BANDA 3 +---------"); break; case 7: // curva de elimina banda 2
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lcd_goto(20); lcd_puts("BW: 0000 |__ ____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("RECHAZA | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BANDA 2 +---------"); break; case 8: // pasa banda 2 lcd_goto(20); lcd_puts("F2: 0000 | ____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BANDA 2 +---------"); break; case 9: // curva de pasa altos 2 lcd_goto(20); lcd_puts(" | _____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("ALTO 2 +--------"); break; case 10: // curva de pasa bajos 2 lcd_goto(20); lcd_puts(" |____"); lcd_goto1(0); lcd_puts("PASA | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("BAJO 2 +--------"); break; case 11: lcd_goto(20); lcd_puts("Bw: | _ _"); lcd_goto1(0); lcd_puts("F2: | | | | |"); lcd_goto1(20); lcd_puts("Bw: +---------"); break; case 12: lcd_goto(20); lcd_puts("Bw: |_ _ _"); lcd_goto1(0); lcd_puts("F2: | | | | | "); lcd_goto1(20); lcd_puts("Bw: +---------"); break; case 13: lcd_goto(20);
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lcd_puts("F2: | _ __"); lcd_goto1(0); lcd_puts("Bw: | | | | "); lcd_goto1(20); lcd_puts(" +---------"); break; default: break; ------------------------------------------------------------------------------------------------------- Serial /*Trabaja con el puerto serial*/ #include <pic.h> #include "serial.h" #define PORTBIT(p,b) ((unsigned)&(p)*8+(b)) void InitSerial(unsigned char opc)//if opc==1, con interrupciones si no = 0 //Pre: el reloj esta a 4 Meg. RCSTA=144; //b'10010000' Configurar el puerto serial para: Habilitar puerto, recpecion continua // sin deteccion de errores TXSTA= 38; //b'00100110'Configurar el puerto serial para: Habilitar transmision, TRISC7=1;//SE COLOCA EL ULTIMO BIT (RC7) como entrada BRGH=1; //habilitar alta velocidad, modo asincronico SPBRG=207; // Configurar el puerto serial para velocidad=1200bps con un clock de 4MHZ if(opc==1) PEIE=1; //Habilitar las interrupciones de los perifericos RCIE=0; //Des-Activar la interrupcion de recepcion //GIE=1; //Habilitar las interrupciones en general Se debe habilitar en el main TXIF=1; //Se señala que esta listo para transmitir RCIF=0; //Se señala que esta listo para recibir RCREG=0; RCREG=0; /*================= Rutina de Envio ============================ ; Pre: byte= Dato a ser enviado al PC,
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; Post: Se envia el dato de forma serial */ void putch (unsigned char byte) while(!TXIF) /* set when register is empty */ continue; TXREG = byte; return; /*;================= Rutina de Recepcion =========================== ; Pre: True ; Post: Se retorna el dato que proviene del PC */ unsigned char getch (void) while(!RCIF) /* set when register is not empty */ continue; RCIF=0; return RCREG; /* RXD9 and FERR are gone now */ void puts(const char *s) while(s && *s) putch(*s++); --------------------------------------------------------------------------------------------
LCD DISPLAY #include <pic.h> #include "lcd.h" #include "delay.h" static bit LCD_RS @ ((unsigned)&PORTA*8+2); // Register select static bit LCD_EN @ ((unsigned)&PORTA*8+3); // Enable #define LCD_STROBE ((LCD_EN = 1),(LCD_EN = 1),(LCD_EN=0)) /* write a byte to the LCD in 4 bit mode */ void lcd_write(unsigned char c) PORTB = (PORTB & 0xF0) | (c >> 4); LCD_STROBE; PORTB = (PORTB & 0xF0) | (c & 0x0F); LCD_STROBE; DelayUs(40);
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/* * Clear and home the LCD */ void lcd_clear(void) LCD_RS = 0; lcd_write(0x1); DelayMs(2); /* write a string of chars to the LCD */ void lcd_puts(const char * s) LCD_RS = 1; // write characters while(*s) lcd_write(*s++); /* write one character to the LCD */ void lcd_putch(char c) LCD_RS = 1; // write characters PORTB = (PORTB & 0xF0) | (c >> 4); LCD_STROBE; PORTB = (PORTB & 0xF0) | (c & 0x0F); LCD_STROBE; DelayUs(40); /* * Go to the specified position */ void lcd_goto(unsigned char pos) LCD_RS = 0; if (pos<20) lcd_write(0x80+pos); else lcd_write(0xC0+pos-20); // lcd_write(0x94+pos-20); void lcd_goto1(unsigned char pos)
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LCD_RS = 0; if (pos<20) lcd_write(0x94+pos); else lcd_write(0xd4+pos-20); /* initialise the LCD - put into 4 bit mode */ void lcd_init(void) LCD_RS = 0; // write control bytes DelayMs(15); // power on delay PORTB = 0x3; // attention! LCD_STROBE; DelayMs(5); LCD_STROBE; DelayUs(100); LCD_STROBE; DelayMs(5); PORTB = 0x2; // set 4 bit mode LCD_STROBE; DelayUs(40); lcd_write(0x2C); // 4 bit mode, 1/16 duty, 5x8 font lcd_write(0x08); // display off lcd_write(0x0F); // display on, blink curson on lcd_write(0x06); // entry mode /************************************************************************* FUNCTION: LCD_PRINT_WORD PARAMETERS: WORD - VALUE, (0x0000 TO 0xFFFF) BYTE - DIGITS, FORMATTED (0 TO 5 CHARACTERS) FEEDBACK: NONE DESCRICAO: PRINT AN INTEGER NUMBER (2 BYTES) ON DECIMAL FORM **************************************************************************/ void lcd_print_word(unsigned int value) unsigned char u,d,c,m; u='0'; d='0'; c='0'; m='0'; if(value>999) u=value%10; value=value/10; d=value%10; value=value/10;
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c=value%10; value=value/10; m=value%10; lcd_putch(m+'0'); lcd_putch(c+'0'); lcd_putch(d+'0'); lcd_putch(u+'0'); else u=value%10; value=value/10; d=value%10; value=value/10; c=value%10; lcd_putch('0'); lcd_putch(c+'0'); lcd_putch(d+'0'); lcd_putch(u+'0'); --------------------------------------------------------------------------------------------
DELAY Tiempo de retardo #include "delay.h" void DelayMs(unsigned char cnt) #if XTAL_FREQ <= 2MHZ do DelayUs(996); while(--cnt); #endif #if XTAL_FREQ > 2MHZ unsigned char i; do i = 4; do DelayUs(250); while(--i); while(--cnt); #endif ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
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