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UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

“PROTOTIPO DE AUDIOMETRO DIGITAL CON PIC 16F877A” PROYECTOS ELECTRÓNICOS I

Presentado por el alumno: Ronald Hubert Larico Jallurani

Docente del curso: Ing. Javier Mendoza Montoya

Semestre 2012-II Juliaca, 02 de Enero 2013 1

Quiero dedicarle este trabajo a Dios Que me ha dado la vida y fortaleza Y a mí Madre por su constante Apoyo.

2

INDICE

INTRODUCCION ........................................................................................................................ 5 HIPOTESIS ................................................................................................................................... 6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………………………………………………7 OBJETIVOS………………………………………………………………………………………8 CAPÍTULO I................................................................................................................................. 9 MARCO TEORICO ...................................................................................................................... 9 1.1.

ANTECEDENTES ...................................................................................................... 9

1.2.

SONIDO ..................................................................................................................... 11

1.2.1 Cualidades del Sonido…………………………………………………………………………………………………12 1.2.1.1 Intensidad…………………………………………………………………………………………………………..…..12 1.2.1.2 Tono………………………………………………………………………………………………………………….…….13 1.2.1.3 Timbre………………………………………………………………………………………………………………….….13 1.2.1.4 Duración………………………………………………………………………………………………………………….14 1.3 La Audición……………………………………………………………………………………………………………………..15 1.4 La Audiometría…………………………………………………………………………………………………..…..……...17 1.5 Audiómetros en el Mercado……………………………………………………………………………………..…….21 CAPÍTULO II ............................................................................................................................. 24 MICROCONTROLADORES PIC Y CIRCUITO INTEGRADO .............................................. 24 2.1.

PIC 16F877 ....................................................................Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Características…………………………………………………………………………………………………………..25 2.1.2 Dispositivos Periféricos…………………………………………………………………………………….………..27 2.1.3 Diagrama de Bloques……………………………………………………………………………………..………….28 2.1.4 Descripción de Pines……………………………………………………………………………………….………….29 2.2 C.I. XR2206…………………………………………………………………………………………………………………….31 CAPITULO III……………………………………………………………………………………………………………….….……34 3

3.1 DESARROLLO DEL PROYECTO..........................................Error! Bookmark not defined. 3.1.1

Diagrama De bloques ......................................................Error! Bookmark not defined.

3.1.2 Descripcion del Proyecto .................................................Error! Bookmark not defined. 3.1.3

Etapa de Visualizacion de Datos ................................................................................. 34

3.1.4

Interfaz de Operador.................................................................................................... 39

3.1.5

Interfaz de Usuario………………………….…………………………………….….39

3.1.6 Generación de Tonos…………………………………………………..……………..39 3.1.7

Control de Potencia………………………………………………………….……..…40

3.1.8

Etapa de Procesamiento……………………………………………………………………………….………40

CAPITULO VI………………………………………………………………………………………………………………….…...42 4.1 PROGRAMACION,SIMULACION, IMPLEMENTACION Y PRUEBAS ............... …42 4.1.1 Codigo Fuente ................................................................................................................ 42 4.1.2 Simulacion en ISIS PROTEUS ...................................................................................... 51 4.1.3 Implementación………………………………………………………………………………………………….…….56 4.2 PRUEBAS………………………………………………………………………..…….58 4.2.1 Guía Técnica para Realizar un Test Audiometrico…………………………………...58 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 65 BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................... 66 ANEXOS..................................................................................................................................... 67

4

INTRODUCCION La electrónica desde su descubrimiento ha evolucionado a pasos agigantados, entonces

parte

de

estos

grandes

avances

se

han

inclinado

por

el

perfeccionamiento o mejoramiento de la medicina tradicional. Hoy en día el sector electrónico es el nuevo aliado del sector médico, cuyo aporte en los progresos materializados, ofrece un portafolio completo de herramientas innovadoras y efectivas a los médicos de la actualidad. El sector médico ha encontrado en la industria electrónica un refugio en el que ha depositado sus esperanzas para perfeccionar sus técnicas de soporte tanto de carácter preventivo como intraoperatorio, dispensando asistencia incluso en sitios tan remotos en el que el acceso a la medicina moderna parecía casi imposible de suceder. Tal es el caso del proyecto a tratar, el Audiómetro Digital, cuya función principal es medir el umbral de audición de un individuo y así poder detectar posibles problemas auditivos.

5

HIPOTESIS

Desde principio del siglo XX diferentes investigadores empezaron a realizar las primeras pruebas auditivas, pasando de métodos de distribución de sonidos con instrumentos acústicos a métodos con instrumentos electroacústicas. Ahora el uso de un método de medición auditiva electrónica es esencial para un diagnóstico exacto de cualquier problema auditivo que pudiese padecer una persona. El Audiómetro digital es un prototipo que trata de emular el comportamiento de un audiómetro comercial tanto en la generación de frecuencias como en el control de los decibelios y la salida de datos. Todo el procedimiento se basa en la programación en C realizada con un microcontrolador PIC 16F877 conjuntamente con el integrado XR2206 (Generador de Frecuencias) y un Servomotor para variar la Intensidad de la onda senoidal de salida.

6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Desde la aparición de la electrónica en la vida cotidiana, se ha tratado de aplicar en beneficio de la salud y de la investigación del cuerpo humano. Así, un diagnóstico de recopilación de datos o de imágenes han ido avanzando hasta convertirse en la actualidad en un método indispensable para el estudio y seguimiento de infinidad de tratamientos. Este tipo de diagnósticos y tratamientos tienen un costo elevado ya que para realizar un buen análisis de un paciente se necesitara de instrumentos electrónicos de última generación, en el mercado se encuentran diferentes tipos de equipos médicos cuyos valores son muy elevados, con un prototipo de audiómetro digital los costos de adquisición del producto se reducirían de manera significativa, además el funcionamiento del mismo es tan sencillo que ahorraría tiempo en una sesión de consulta para un paciente.

7

OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES.-



Desarrollar un prototipo de audiómetro digital para realizar un examen auditivo de manera autónoma.



Proveer un aporte científico, social y tecnológico mediante el desarrollo de un prototipo de audiómetro digital.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.. 

Permite medir el umbral de audición, de una persona en diferentes frecuencias y detectar posibles problemas auditivos



Obtener un respectivo reporte visible del paciente, lo cual permitirá realizar una valoración evolutiva del nivel de audición del mismo y su orientación terapéutica.

8

CAPITULO I 1.- MARCO TEORICO.1.1 ANTECEDENTES.Audiómetro (del latín audire, oír y del griego metrón, medida), aparato eléctrico que sirve para medir la audición tanto en el umbral como en el dintel, además poder explorar las posibilidades audiometrías a través del área auditiva.

Aunque la utilización

del audiómetro electrónico en la práctica corriente es

reciente, a partir de la Segunda Guerra Mundial, hubo precursores que, intentaron resolver la

medida de la audición haciendo posible avances para estudios

futuros. El primer paso hacia un diagnostico funcional de la sordera está representado bajo el descubrimiento en 1550, de la transmisión ósea por el médico de Padua Capivacci, coloco el extremo de un bastón de hierro cobre las cuerdas de un paciente sordo. Cuando este percibía mejor los sonidos a través de la transmisión ósea que por medio de la vía aérea. El médico deducía que debía existir un trastorno de la transmisión normal del sonido. Schelhammer fue el primero en utilizar un diapasón en lugar de un bastón de hierro. Sin embrago no se utilizaron los conocimientos teóricos, ni el diapasón para objetos clínicos, solo 150 años más tarde, Rinne, Schawabach, Weber y otros empezaron las experiencias cualitativas con el diapasón como se conoce en la actualidad.

Se intentó estudiar la capacidad cuantitativa de la audición por medio de frases y palabras, así como por medio de la determinación de la distancia. Se conoce generalmente la insuficiencia de las pruebas auditivas corrientes con instrumentos sencillos, como el diapasón y el lenguaje en voz baja, utilizando los instrumentos electo acústicos cada vez en mayor proporción, debido a esto se ha desarrollado 9

un

nuevo

campo

de

investigación

en

la

medicina,

La

Audiometría.

Después del descubriendo del Altavoz por Reis y de Auricular Telefónico por Bell, Harthmann en Alemania y Blyth en Inglaterra, tuvieron la idea de realizar aparatos capaces de emitir tonos constantes con delimitación regulable, utilizándolos para las pruebas auditivas. Para los primeros aparatos eléctricos de medición auditiva se utilizaron designaciones como las de: “acúmetro”, “sonómetro”, “medidor eléctrico de la audición” entre otras. En 1879 Risharson lo llamo

inicialmente “audímetro” pero más tarde el nombre

aceptado fue el de Audiometro. Wien consiguió construir un aparto de medida, con el que en 1903 en el rango de frecuencia de 200 Hz y 16000 Hz, pudo determinar con mayor precisión el umbral auditivo del oído humano. A Bruninngs se le atribuye el mérito de haber desarrollado un generador de tonos cuyas vibraciones eran creadas directamente por un circuito eléctrico y no por un medio mecánico como anteriormente. En 1919 en Berlín, Schaefer y Gruschek presenta su aparato electroacústico para la medición de la agudeza auditiva por medio de tonos continuados. Durante esta época no solo se trabajó en mejorar la comprobación cualitativa del oído por medio de los tonos audiómetros, sino que también se crearon las primeras bases para el audiómetro, de formación ulterior. La Western Electry Company construyó con ayuda Fletcher, Fowler y Wegel, primeramente el Audiómetro-1A que técnicamente trabajo sin inconvenientes, pero cuya utilización era complicado y llevaba mucho tiempo. Solo el Audiometro-2A, más simple, con ocho tonos de pruebas

en

distintas

octavas

logro

implementarse

definitivamente.

Fletcher y Fowler en 1922 realizaron el audiograma actualmente utilizado. Kindbury trazo en 1927 las curvas de intensidad sonora, con la cual se definió con mayor exactitud el campo de la audición. En 1937 apareció en el mercado el audiómetro MAICO-D5, aparato norteamericano mejorado y simplificado. Solo después de la segunda Guerra Mundial los audiómetros pueden ser mejorados en 10

un forma tan considerable que es en ese momento que es en ese momento que empieza la era Audiológica Genuina. Al menos en Alemania los primeros aparatos tuvieron que ser importados, pero poco después de la conflagración se reanudo la interrumpida

fabricación

de

Audiómetros

y

Aparatos

para

la

audición.

En 1949 Grandjot introdujo el audiómetro convencional añadiendo el trazado semiautomático de los resultados de la medición. En 1950 se le realizaron exámenes a personas consideradas sordas demostrando que la sordera no era total.

Recientemente se empezaron audiómetros con circuitos integrados en lugar de transistores, gracias a ellos las pruebas se han independizado de la instalación eléctrica y pueden realizarse en cualquier momento y lugar como en fábricas o escuelas. Los audiómetros en general cubren todo el campo auditivo humano, pueden producir intensidades desde 10 hasta 110 o 120 dB y cubren desde el

tono 128

hasta 16.000 Vd. El Council of Physical Medicine, establece las mínimas variaciones requeridas para un Audiómetro. Los niveles de intensidad no deben varias en el umbral más de 25 dB y el campo tonal más de 5 dB. Un audiómetro debe recalibrarse periódicamente, al menos cada 6 meses en régimen hospitalario y cada año en el particular.

1.2.- SONIDO.El sonido es una onda mecánica, producida por la vibración de algún cuerpo, que se propaga únicamente en presencia de un medio material. Al ser ondas longitudinales su propagación es similar a la de las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de la compresión longitudinal del mismo.

11

1.2.1.- CUALIDADES DEL SONIDO.-

El oído humano es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que pueden existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las cuatro cualidades que caracterizan a todo sonido. Estas son: intensidad, tono, timbre y duración. 1.2.1.1.- INTENSIDAD.La intensidad del sonido es la propiedad que permite diferenciar entre sonidos fuertes y débiles. Está relacionada intensidad acústica de la onda sonora correspondiente, que es la magnitud que nos da una idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda, también se define como la energía que traviesa una unidad de superficie dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación por segundo. Aunque suele expresarse como potencia por unidad de superficie (W/m 2). La intensidad de percepción de un sonido por el oído depende también de su distancia a la fuente sonora. Finalmente, la intensidad depende también de la naturaleza del medio elástico interpuesto entre la fuente y el oído. Los medios no elásticos, como la lana, el fieltro, etc., debilitan considerablemente los sonidos. La intensidad del sonido que se percibe subjetivamente que es lo que se denomina sonoridad y permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil.

El intervalo de intensidades audibles para el ser humano va desde el umbral de audibilidad (valor mínimo perceptible 10-12 W/m2 aproximadamente) hasta el umbral de dolor (1 W/m2). Debido a esta gran intervalo se utiliza una escala logarítmica para describir el nivel de intensidad de una onda sonora, midiéndola en decibelios (dB). Así, esta escala oscila entre 0 dB (equivalente a 10-12 W/m2) y 120 dB (equivalente a 1 W/m2). Obsérvese la siguiente tabla:

12

: 1.2.1.2.- TONO.El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la escala musical, permitiendo distinguir entre sonidos graves y agudos. La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia los graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos corresponden a frecuencias más altas. El oído humano es sensible únicamente a aquellas ondas cuya frecuencia está comprendida entre los 20Hz y los 20000Hz.

1.2.1.3.- TIMBRE.El timbre es la cualidad que permite distinguir entre sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean la misma intensidad. Esta cualidad

13

permite reconocer a una persona por su voz, que resulta característica de cada individuo. Pocas veces las ondas sonoras corresponden a sonidos puros, sólo los diapasones generan este tipo de sonidos, que son debidos a una sola frecuencia y representados por una onda armónica. Por el contrario, los instrumentos musicales dan lugar a un sonido más rico, de vibraciones complejas, es decir, que está compuesto por una serie de vibraciones armónico simple de una frecuencia y amplitud determinadas, cada una.

1.2.1.4.- DURACION.La duración es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Así, decimos que podemos escuchar sonidos largos o cortos. Se puede medir en segundos (s.), aunque también se la relaciona con la longitud de onda (λ), que indica la distancia entre dos puntos consecutivos que se hallan en el mismo estado de vibración (medido en metros), en el mismo tiempo.

Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos son los de 14

cuerda con arco, como el violín, y los de viento. La duración en estos últimos depende de la capacidad pulmonar.

1.3.- LA AUDICION.El proceso de la audición humana implica procesos fisiológicos, derivados de la estimulación de los órganos de la audición, y procesos psicológicos, derivados del acto consciente de escuchar un sonido. El oído capta los sonidos de la siguiente manera: La oreja capta las ondas sonoras que se transmiten a través del conducto auditivo hasta el tímpano. El tímpano es una membrana flexible que vibra cuando le llegan las ondas sonoras. Esta vibración llega a la cadena de huesecillos que amplifican el sonido y lo transmite al oído interno a través de la ventana oval. Finalmente las vibraciones "mueven" los dos líquidos que existen en la cóclea (perilinfa y endolinfa), deformando las células ciliadas existentes en el interior. Estas células transforman las ondas sonoras en impulsos eléctricos que llegan al nervio auditivo y de este nervio a la corteza auditiva que es el órgano encargado de interpretar los sonidos. El oído se compone de tres partes: 

Oído externo 15



Oído medio



Oído interno

El dibujo al lado derecho enseña las tres partes del oído:



Oído Externo.-Sonido corre por el canal del oído y hace mover al tímpano.



Oído Medio.-Los tres huesos del oído medio vibran cuando el tímpano se mueve. Esta vibración crea un movimiento de líquido en el oído interno.



Oído Interno.-El oído interno manda señales de nervio al cerebro. Una vez que el cerebro recibe el mensaje, identifica el mensaje como sonido.

16

Las ondas de sonido mueven los huesos del tímpano y el oído medio. Cuando los huesos del oído medio se mueven, empiezan el movimiento en el oído interno. Esto se muestra al lado izquierdo.

1.4.- AUDIOMETRIA.-

La audiometría es una prueba que permite medir la audición, para determinar la capacidad auditiva del paciente, indicando también posibles causantes de la pérdida auditiva en los casos en los que se detecte.

Puede realizarse de dos formas: 

V í a aérea: se mide la capacidad para oír sonidos o ruidos recibidos a través del aire, mediante el uso de unos auriculares.



V í a ósea: este método se emplea para medir la capacidad para oír sonidos o ruidos a través de los huesos de la cabeza. Para realizar la prueba se usa un altavoz especial (vibrador) que emite vibraciones detrás de la oreja.

El oído humano es capaz de diferenciar sonidos cuyas frecuencias oscilan entre los 20 y los 20.000 herzios, aunque en una audiometría normal se presentan sonidos o ruidos que van desde los 125 a los 8.000 herzios de volumen. Al hablar, los sonidos que emitimos se encuentran en estos niveles, por eso son los más importantes de medir.

La manera general de realizar una audiometría es entrar en una cabina insonorizada (aislada de ruido) y ponerte unos auriculares. Después, el otorrino (médico que hace las pruebas), va presentando una serie de sonidos y ruidos. Si eres capaz de oír los sonidos debes apretar un pulsador. Poco a poco estos sonidos irán bajando de volumen hasta que ya no oigas nada. La última intensidad 17

reconocida determinará nuestro umbral de audición para esa frecuencia en concreto. Es entonces cuando se comprueba tu umbral auditivo, es decir, lo que eres capaz de oír.

Esto se repetirá varias veces con diferentes intensidades y distintas frecuencias para cada oído por separado durante unos quince minutos y al final se sabrá cuanto eres capaz de escuchar.

Se considera normal una pérdida de hasta 20 decibelios. Cuando las pérdidas auditivas superan esta cifra son consideradas "anormales". La comparación entre las pruebas de vía ósea y de vía aérea son muy útiles para comprobar si la pérdida del oído se debe a problemas en el oído medio (constituido por huesos: yunque, martillo y estribo), o si el problema está en el oído interno, aunque también pueden darse en ambas vías al mismo tiempo. Hay tres tipos de pérdidas auditivas:



Hipoacusia de conducción o de transmisión: se refleja en el audiograma con una línea que se distancia entre la vía aérea y la vía ósea. Ésta última permanece en los valores normales, mientras que la vía aérea cae por debajo de los 20 decibelios.



Hipoacusia de percepción o sensorial: las líneas de la vía ósea y de la vía aérea se encuentran por debajo de los 20 decibelios. La caída suele ser más acusada en las frecuencias agudas o altas.



Hipoacusia mixta: a pesar de la distancia entre ambas vías las dos están por debajo de los 20 decibelios.

Los diferentes niveles de audición reflejados en los audiogramas son: 

Audición normal: cuando se reflejan por encima de los 25 decibelios, valor que muestra que no tienes problemas para oír y entender. 18



Pérdida de audición mediana: cuando se obtienen valores entre 26 y 45 decibelios. Si obtienes estas cifras en el audiograma es que tienes algunos problemas para escuchar y entender si te hablan a cierta distancia, en un tono bajo o cuando hay ruido.



Pérdida de audición moderada: cuando se registran valores entre 46 y 65 decibelios,

lo

que

señala

que

tienes

problemas

para

entender

conversaciones aunque no haya ruido de fondo y te resulta casi imposible escuchar conversaciones en lugares ruidosos. 

Pérdida de audición severa: el audiograma refleja entre 66 y 85 decibelios. Este margen indica dificultades para escuchar siempre y percibir sonidos sólo cuando tu interlocutor te habla muy alto y muy cerca.



Pérdida de audición profunda: más de 85 decibelios. Si tu audiograma registra este valor no oyes aunque te griten o no haya ruidos muy fuertes cerca de ti.

Sin embargo, para obtener unos resultados fiables es muy importante que el médico colabore con el paciente, que preste gran atención durante la prueba y responda con sinceridad. Por lo tanto, los resultados de una audiometría estarán distorsionados en niños pequeños, no siendo válida la prueba en menores de cuatro años ni en personas muy nerviosas o con déficit de atención.

1.5.- AUDIOMETROS EN EL MERCADO.La amplia gama de equipos audio métricos en el mercado pueden llegar a tener precios muy elevados, por eso nos vemos en la necesidad de crear nuevas alternativas de equipos de diagnosticos audio métricos cuya implementación es de un costo bajo y dan los mismos resultados que los equipos de marcas registradas.

19

AUDIÓMETRO AM 232.

Permite cuantificar la pérdida de audición debido a la otitis media, drogas ototóxicas presbiacusia o cualquier otro factor que afecta al oído.



Ayuda a diferenciar la pérdida de audición conductiva y sensorial.



Obtiene el umbral del oído del paciente con mucha precisión, para identificar mejor los patrones específicos de la pérdida auditiva.



Exámenes de prueba en gamas que superan las frecuencias del habla



Ofrece un amplio rango de frecuencias y niveles de intensidad para medir el umbral de audición.



Cuenta con modos de estímulo constante, modulado por frecuencia y con impulsos.



Modo de estímulos modulados por frecuencia para obtener resultados confiables con todos los pacientes, incluyendo niños y personas mayores.



Cuantifica dB específicos y frecuencia de la pérdida de audición con precisión Los valores de la frecuencia se pueden visualizar fácilmente en el dial Muestra los niveles de HL con números grandes y fáciles de leer en la pantalla de cristal líquido LCD.

AUDIÓMETRO MAICO MA 42.

Audiómetro diagnóstico de dos canales.



Conducción de aire de 125 Hz a 8 kHz. 20



Tono puro, pulsado y ululante.



Conducción ósea y enmascaramiento.



Audiometría del habla.



Amplificador de campo libre incorporado.



Aparato para audición maestro.



Capacidad para audífonos de inserción.



Interfaz RS232 incorporada para capacidad de PC y NOAH.

AUDIÓMETRO MAICO ST20-G.

La tecnología única de fijación de un punto luminoso permite el registro, sin riesgo de error, del audiogramo. El audífono sólido y acústicamente aislado puede librar un nivel hacia 100 dB HL. La utilización del masking automático es muy simple.



Señal: Sonido puro o sonido pulsativo.



Frecuencias: 250 - 500 - 1000 - 2000 - 3000 - 4000 - 6000 – 8000.



Ninguna intensidad: 5 dB.

21

22

CAPITULO II 2.- MICROCONTROLADORES PIC Y CIRCUITOS INTEGRADOS.2.1.- PIC 16F877.Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación digital de diferentes dispositivos. Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos; las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros, es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes funciones del microcontrolador. Los

microcontroladores

se

programan

en

diferentes

lenguajes

y

cada

microcontrolador varía su conjunto de instrucciones de acuerdo a su fabricante y modelo. De acuerdo al número de instrucciones que el microcontrolador maneja se le denomina de arquitectura RISC (reducido) o CISC (complejo). Los microcontroladores poseen principalmente una ALU (Unidad Lógico Aritmética), memoria del programa, memoria de registros, y pines I/O (entrada y/0 salida). La ALU es la encargada de procesar los datos dependiendo de las instrucciones que se ejecuten (ADD, OR, AND), mientras que los pines son los que se encargan de comunicar al microcontrolador con el medio externo; la función de los pines puede ser de transmisión de datos, alimentación de corriente para el funcionamiento de este o pines de control especifico. En este proyecto se utilizó el PIC 16F877. Este microcontrolador es fabricado por MicroChip familia a la cual se le denomina PIC. El modelo 16F877 posee varias características que hacen a este microcontrolador un dispositivo muy versátil, eficiente y práctico para ser empleado en la aplicación que posteorimente será detallada.

23

Algunas de estas características se muestran a continuación: 

Soporta modo de comunicación serial, posee dos pines para ello.



Amplia memoria para datos y programa.



Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se denomina FLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrónicamente (esto corresponde a la “F” en el modelo).



Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las instrucciones necesarias para facilitar su manejo.

2.1.1.- CARACTERISTICAS.En siguiente tabla de pueden observar las características más relevantes del dispositivo: CARACTERÍSTICAS

16F877

Frecuencia máxima

DX-20MHz

Memoria de programa flash palabra de 14 bits

8KB

Posiciones RAM de datos

368

Posiciones EEPROM de datos

256

Puertos E/S

A,B,C,D,E

Número de pines

40

Interrupciones

14

Timers

3

Módulos CCP

2

Comunicaciones Serie

MSSP, USART

Comunicaciones paralelo

PSP

Líneas de entrada de CAD de 10 bits

8

Juego de instrucciones

35 Instrucciones

Longitud de la instrucción

14 bits

24

Arquitectura

Harvard

CPU

Risc

Canales Pwm

2

Pila Harware

-

Ejecución En 1 Ciclo Máquina

-

Descripción de los puertos: Puerto A: 

Puerto de e/s de 6 pines.



RA0 RA0 y AN0.



RA1 RA1 y AN1.



RA2 RA2, AN2 y Vref-.



RA3 RA3, AN3 y Vref+.



RA4 RA4 (Salida en colector abierto) y T0CKI (Entrada de reloj del módulo Timer0).



RA5 RA5, AN4 y SS (Selección esclavo para el puerto serie síncrono).

Puerto B: 

Puerto e/s 8 pines.



Resistencias pull-up programables.



RB0 Interrupción externa.



RB4-7 Interrupción por cambio de flanco.



RB5-RB7 y RB3 programación y debugger in circuit.

Puerto C: 

Puerto e/s de 8 pines.



RC0 RC0, T1OSO (Timer1 salida oscilador) y T1CKI (Entrada de reloj del módulo Timer1).



RC1-RC2 PWM/COMP/CAPT.



RC1 T1OSI (entrada osc timer1). 25



RC3-4 IIC.



RC3-5 SPI.



RC6-7 USART.

Puerto D: 

Puerto e/s de 8 pines



Bus de datos en PPS (Puerto paralelo esclavo)



Puerto E:



Puerto de e/s de 3 pines



RE0 è RE0 y AN5 y Read de PPS



RE1 è RE1 y AN6 y Write de PPS



RE2 è RE2 y AN7 y CS de PPS

2.1.2.- DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS: 

Timer0: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler de 8 bits



Timer1: Temporizador-contador de 16 bits con preescaler que puede incrementarse en modo sleep de forma externa por un cristal/clock.



Timer2: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler y postescaler.



Dos módulos de Captura, Comparación, PWM (Modulación de Anchura de Impulsos).



Conversor A/D de 1 0 bits.



Puerto Serie Síncrono Master (MSSP) con SPI e I2C (Master/Slave).



USART/SCI (Universal Syncheronus Asynchronous Receiver Transmitter) con 9 bit.



Puerta Paralela Esclava (PSP) solo en encapsulados con 40 pines

26

2.1.3.- DIAGRAMA DE BLOQUES.-

27

2.1.4.- DESCRIPCIÓN DE PINES.-

NOMBRE DEL PIN

PIN

TIPO

TIPO DE BUFFER

OSC1/CLKIN

13

I

ST/MOS

OSC2/CLKOUT

14

O

-

MCLR/Vpp/THV

1

I/P

ST

RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/ Vref-

2 3 4

I/O I/O I/O

TTL TTL TTL

RA3/AN3/Vref+

5

I/O

TTL

RA4/T0CKI

6

I/O

ST

RA5/SS/AN4

7

I/O

TTL

DESCRIPCIÓN Entrada del oscilador de cristal / Entrada de señal de reloj externa Salida del oscilador de cristal

28

Entrada del Master clear (Reset) o entrada de voltaje de programación o modo de control high voltaje test PORTA es un puerto I/O bidireccional RAO: puede ser salida analógica 0 RA1: puede ser salida analógica 1 RA2: puede ser salida analógica 2 o referencia negativa de voltaje RA3: puede ser salida analógica 3 o referencia positiva de voltaje RA4: puede ser entrada de reloj el timer0. RA5: puede ser salida analógica 4 o el esclavo seleccionado por el puerto serial síncrono.

PORTB es un puerto I/O bidireccional. Puede ser programado todo como entradas RB0 pude ser pin de interrupción externo. RBO/INT

33

I/O

TTL/ST

RB1 RB2 RB3/PGM

34 35 36

I/O I/O I/O

TTL TTL TTL

RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD

37 38 39 40

I/O I/O I/O I/O

TTL TTL TTL/ST TTL/ST

RCO/T1OSO/T1CKI RC1/T1OS1/CCP2

15

I/O

ST

16

I/O

ST

17

I/O

ST

18

I/O

ST

23

I/O

ST

24 25

I/O I/O

ST ST

26

I/O

ST

RC2/CCP1

RB3: puede ser la entada de programación de bajo voltaje Pin de interrupción Pin de interrupción Pin de interrupción. Reloj de programación serial

PORTC es un puerto I/O bidireccional RCO puede ser la salida del oscilador timer1 o la entrada de reloj del timer1 RC1 puede ser la entrada del oscilador timer1 o salida PMW 2 RC2 puede ser una entrada de captura y comparación o salida PWN

RC3/SCK/SCL

RC4/SD1/SDA RC5/SD0 RC6/Tx/CK RC7/RX/DT

RC3 puede ser la entrada o salida serial de reloj síncrono para modos SPI e I2C RC4 puede ser la entrada de datos SPI y modo I2C RC5 puede ser la salida de datos SPI RC6 puede ser el transmisor asíncrono USART o el reloj síncrono. RC7 puede ser el receptor asíncrono USART o datos síncronos PORTD es un puerto bidireccional paralelo

RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7

19 20 21 22 27 28 29 30

I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O

ST/TTL ST/TTL ST/TTL ST/TTL ST/TTL ST/TTL ST/TTL ST/TTL

29

PORTE es un puerto I/O bidireccional REO: puede ser control de lectura para el puerto esclavo paralelo o entrada analógica 5 RE1: puede ser escritura de control para el puerto paralelo esclavo o entrada analógica 6 RE2: puede ser el selector de control para el puerto paralelo esclavo o la entrada analógica 7.

REO/RD/AN5

8

I/O

ST/TTL

RE1/WR/AN

9

I/O

ST/TTL

RE2/CS/AN7

10

I/O

ST/TTL

Vss

12.3 1

P

-

Referencia de tierra para los pines lógicos y de I/O

Vdd

11.3 2

P

-

Fuente positiva para los pines lógicos y de I/O

NC

-

-

-

No está conectado internamente

2.2.- CI XR2206.Los XR-2206 son un generador de la función monolítico circuito integrado capaz de producir seno de calidad alto, cuadrado, triángulo, rampa, y las formas de onda del pulso de

alto-estabilidad y exactitud. Los formas de onda del rendimiento

pueden ser de amplitud y " frecuencia moduladas por un externo

voltaje. La

frecuencia de funcionamiento puede seleccionarse externamente encima de un rango de 0.01Hz a más de 1MHz. El circuito está idealmente preparado para comunicaciones, instrumentación, y aplicaciones de generador de función. La sinuosidad requiriendo entona, ES, FM, o generación de FSK. Tiene una especificación de la tendencia típica de 20ppm/°C. El oscilador

puede barrer frecuencia linealmente encima de una

2000:1.

30

Los XR-2206 se comprenden de cuatro bloques funcionales; un oscilador voltajecontrolado (VCO), un multiplicador analógico y seno-shaper, una unidad ganancia pulidor amplificador, y un juego de interruptores actuales. El VCO produce una frecuencia del rendimiento proporcional a una corriente de la entrada que es fijada por una resistencia que se conecta a tierra. CARACTERÍSTICAS: 

Distorsión de onda seno baja: 0.5% típica con ajuste, y 2.5 % típica sin ajuste. (Hasta 200kHz).



Ancho de banda: 0.01Hz a 1MHz.



Rango de barrido amplio: 2000:1 típico.



Baja sensibilidad a cambios en la alimentación: 0.01%V típico.



Ciclo de trabajo ajustable entre 1% y 99%.



Salida de sincronismo.



Voltaje de alimentación: ±5V a ±13V fuente dual (10V a 26V fuente sencilla).



Encapsulado: DIP 16 pines.

APLICACIONES: 

Generador de ondas seno, triangular, rampa (diente de sierra), cuadrada y pulsos.



Generación de AM / FM / ASK / FSK.



Generador de barrido.



Conversor de voltaje a frecuencia (V/F converter).



Osciladores controlados por voltaje (VCO).



Entre otros.

31

DESCRIPCION GRAFICA.-

32

CAPITULO III 3.1.- DESARROLLO DEL PROYECTO.3.1.1.- DIAGRAMA DE BLOQUES

3.1.2.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El Audiómetro digital es un prototipo que trata de emular el comportamiento de un audiómetro comercial tanto en la generación de frecuencias como en el control de los decibelios y la salida de datos, este consta de las siguientes etapas:

3.1.3.- ETAPA DE VISUALIZACION DE DATOS La visualización de datos se realiza mediante un LCD 16X2, en esta etapa se desarrolló

un menú para un mejor funcionamiento; este menú consta de las

siguientes opciones: 33



MENU AUDIOMETRO



PRUEBA NORMAL



FRECUENCIAS



RESULTADOS

a) PRUEBA NORMAL.-

Esta opción sirve para realizar la prueba ESTANDAR: Se inicia evaluando al paciente en la frecuencia de 250Hz, se envía al paciente la intensidad mínima dada por el audiómetro y se va aumentando hasta que éste con una señal indique que percibe algún sonido. La intensidad empieza desde 0 dB hasta 50 dB, aumentando de 10 en 10. De forma similar se sigue con las demás frecuencias, alternándose los agudos hacia los

desde

graves. Las frecuencias evaluadas son: 250, 500,

1000, 2000, 4000, 8000 Hz.

34

Para realizar esta prueba el microcontrolador PIC 16F877A en primera instancia comienza enviando una señal para saturar el transistor numero 1; de tal forma que el XR2206 vea reflejada en su pin7 una resistencia determinada que produce junto con un condensador la primera frecuencia en este caso 250 Hz.

f=250Hz.

f=4000Hz 35

Luego el Microcontrolador manda una señal a nuestro servo motor para ubicarlo en la posicion1 - 0 db (servo motor acoplado al potenciómetro). El potenciómetro es el que nos permite variar la amplitud de la señal (intensidad).Si el paciente no escucha el tono, luego de un determinado tiempo (5 segundo) el microcontrolador ubica a nuestro servo motor- posición 2 correspondiente a una mayor amplitud (10 dB) y así sucesivamente hasta que el paciente escuche el tono o se realice la prueba completa en esta frecuencia. Después de esto el microcontrolador activa el segundo transistor correspondiente a la siguiente frecuencia (500 Hz) volviendo a repetirse los pasos anteriormente descritos. Cada uno de los RESULTADOS es grabados en la memoria EEPROM del PIC.

b) FRECUENCIAS.Esta opción es para realizar una SEGUNDA PRUEBA para una verificación o corrección de errores, gracias a esta opción se puede elegir la frecuencia en la cual se desea realizar nuevamente la prueba. Los nuevos RESULTADOS son GRABADOS en la memoria EEPROM del PIC

Se puede elegir entre las distintas frecuencias (250, 500, 1000, 2000, 4000 y 8000 Hz) mediante nuestra INTERFAZ DE OPERADOR, luego de realizar la elección

36

el microcontrolador habilita el transistor correspondiente a esa frecuencia y comienza a posiciona al SERVO MOTOR como se describió anteriormente.

F=250Hz

F=500Hz

F=1000Hz

F=2000Hz

F=4000Hz

F=8000Hz

c) RESULTADOS: Esta Opción sirve para MOSTRAR los RESULTADOS obtenidos en la prueba realizada al paciente por medio de la PANTALLA LCD.

37

En la parte izquierda de la pantalla se muestra la frecuencia y en la parte derecha la intensidad en dB a la que el paciente escucho el tono por primera Vez. (Cada resultado se muestra por un tiempo de 3 segundos). 3.1.4.- INTERFAZ DE OPERADOR.La interfaz de entrada de operador se realiza mediante pulsadores NA para el control del MENU (Arriba, Abajo, Enter),

además

esta INTERFAZ DE

OPERADOR posee un led que le indica que está al MANDO. 3.1.5.- INTERFAZ DE USUARIO.Consta de un pulsador NC que indica que el paciente escucho el tono y un LED que indica al paciente que existe un tono presente en el auricular.

3.1.6.- GENERACION DE TONOS.Esta etapa es el corazón del proyecto el CI XR2206 un oscilador controlado por voltaje capaz de generar los tonos necesarios para las pruebas además de brindarnos la potencia necesaria para excitar el auricular, esta etapa es controlada por el CI PIC16F877A-I/P mediante una etapa con transistores y potenciómetros ajustados para generar los tonos necesarios, además del control de los decibelios mediante un servomotor.

38

3.1.7.- CONTROL DE POTENCIA.Se realiza mediante un servomotor unido a un potenciómetro

que varía la

potencia que entrega el XR2206 que hace posible llegar hasta los 50 dB esta etapa también es controlada por el PIC 16F877A-I/P. 3.1.8.-ETAPA DE PROCESAMIENTO.El cerebro del sistema es el PIC 16F877A-I/P que recibe los datos de entrada del operador y del paciente, genera las señales de salida hacia la etapa de generación de tonos y controla la potencia mediante el servomotor además de controlar la visualización de datos mediante el LCD.

39

CAPITULO VI 4.1.-PROGRAMACION, SIMULACION E IMPLEMENTACION.4.1.1.- CODIGO FUENTE.#include "F:\CCS_C\PRACTICAS\AUDIOMETRO\AUDIOMETRO2.h" #include #byte port_d=8 #byte port_b=6 #byte port_c=7 #byte port_a=5 #byte port_e=9 char caracter; int caracter2; int activar2=0; // activa sobre escritura de datos int16 tiempo=350; //tiempo de prueba en una amplitud int desactivar_servo=1; int cont=0; int cont2=0; // para almacenar amplitudes opcion frecuencias int vel=10;//velocidad del mensaje de autores int activar_menu=0;//prueba normal int16 x=0; //mover los servos int y;//mover nombres int control_menu=0;//control de menus int control_menu2=0;//control de menus int p=0; int amp;// AMPLITUDES RESULTANTES int amp2=0; int f;//FRECUENCIAS RESULTANTES int frec=0;//control de las frecuencias int control_frecuencias=0;// controladore de frecuencias int trans=0;// interrupcion de transmision int16 servo2=0;// tiempo de servo void menu (void); // manejo del menu void senoidal (void);// control de los transistores void prueba_normal(void);// prueba normal en el odio void frecuencias (void); //eleccion de una preuba en particular void inicio (void); // mostrar en el LCD mensaje inicial void amplitud(void); //mostra las amplitudes en el LCD void resultados (void);//muestra los resultados de la prueba void servo(void); // control del poteciometro void main() { setup_adc_ports(NO_ANALOGS); setup_adc(ADC_OFF); setup_psp(PSP_DISABLED); setup_spi(SPI_SS_DISABLED); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1); setup_timer_1(T1_DISABLED); setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1); setup_comparator(NA_NA_NA_NA); setup_vref(FALSE); lcd_init();

40

lcd_init(); set_tris_a(0b00000010); set_tris_b(0b00000000); set_tris_c(0b10111101); port_a=0; port_b=0; port_c=0; autores(); menu(); } void menu (void)// muestra le menu contextual { while(1) { switch(control_menu) { case 1: lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("->PRUEBA NORMAL"); break; case 2: lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("->FRECUENCIAS "); break; case 3: lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("->RESULTADOS "); break; case 5: lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("->INICIO "); break; default: break; } if (input(PIN_C2)==0) //boton ARRIBA { delay_us(10); control_menu--; while(!input(PIN_C2)); if (control_menu==0) { control_menu=3; } delay_us(10); } if (input(PIN_C4)==0) //boton ABAJO { delay_us(10); control_menu++; while(!input(PIN_C4)); if (control_menu>3) { control_menu=1; }

41

delay_us(10); } if (input(PIN_C3)==0)//boton ENTER { delay_us(10); while(!input(PIN_C3)); switch(control_menu) { case 1: prueba_normal(); break; case 2: frecuencias(); break; case 3: transmision(); break; case 4: resultados(); break; case 5: autores(); break; default: break; } delay_us(10); } } } void prueba_normal(void) //prueba normal de un oido { lcd_putc("\f"); lcd_gotoxy(3,1); lcd_putc("PRUEBA NORMAL\n"); cont=0; activar2=0; do {output_high(PIN_C1); if (input(PIN_C0)==0) //boton de frecuencias OPERADOR { delay_us(10); output_low(PIN_C1); while(!input(PIN_C0)); frec++; if (frec>6) { frec=0; activar_menu=1; } senoidal(); delay_us(10); } }while(activar_menu==0); activar_menu=0; lcd_putc("\f");

42

lcd_putc("MENU AUDIOMETRO\n"); port_b=0; } void senoidal(void) //encargado de habilitar los transistores y mostrar frecu { switch(frec) { case 1: port_b=1; lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc(" 250 Hz\n"); desactivar_servo=1; amplitud(); break; case 2: port_b=2; lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc(" 500 Hz\n"); desactivar_servo=1; amplitud(); break; case 3: port_b=4; lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc("1000 Hz\n"); desactivar_servo=1; amplitud(); break; case 4: port_b=8; lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc("2000 Hz\n"); desactivar_servo=1; amplitud(); break; case 5: port_b=16; lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc("4000 Hz\n"); desactivar_servo=1; amplitud(); break; case 6: port_b=32; lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc("8000 Hz\n"); desactivar_servo=1; amplitud(); break; } } void INICIO(void) // muestra mensaje inicial { lcd_putc("\f"); lcd_gotoxy(4,1); lcd_putc("AUDIOMETRO\n");

43

for(y=1;y