Resumen
Los problemas de audición son comunes en la actualidad ya que para el año 2010, la discapacidad auditiva acaparó el 12.1 % de la población mexicana. Un método de exploración auditiva es la audiometra que consta de !acer una exploración en la conducción aérea y ósea para comprobar el estado actual del paci pacien ente te.. "on "on el uso uso del del #roces ocesad ador or $ii $iita tall de &eña &eñale less se simu simula lar' r' el (uncionamiento (uncionamiento del audiómetro audiómetro tonal. Objetivos •
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#roramar #roramar los circuitos peri(éricos del )*&+202-++ necesarios para simular las (unciones del /udiómetro )onal. Usar el #/, $/" )L+3, )L+3, enerador de señales, para ayudarse en la simulación de las (unciones del /udiómetro )onal )raba4ar )raba4ar e5cientemente e5cientemente en el desarrollo desarrollo del /udiómetro /udiómetro )onal. )onal. 6btener conocimiento y !abilidades, adquirir con5an7a, con5urar reistros adecuadamente. $esarrollar $esarrollar una metodoloa de an'lisis y prueba parciales 8por partes9. &imular un /udiómetro )onal a través de señales procesadas en el #$& con proramación en ".
Antecedentes
:l audióm audiómetr etro o sirve sirve para para evalua evaluarr de (orma (orma r'pida r'pida y ('cil ('cil para para orient orientar ar al paciente que tiene sordera. :xisten dos tipos de audiometras; la primera se trata de la audiometra tonal, la cual comprueba el conducto aéreo del sonido< la seunda es la audiometra ósea, que se encara de evaluar la conducción ósea veri5cando con vibraciones al paciente. La sordera se puede clasi5car la sordera de distintas (ormas; •
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#érdida auditiva neurosensorial, que es cuando deterioro en las células sensoriales en la cóclea. #érd érdida ida audit uditiv iva a conduc nducti tiva va,, que que es cuand uando o no se tran transm smit ite e adec adecua uada dame ment nte e en odo odo exte extern rno, o, u odo odo medi medio o y pued puede e pasa pasarr por por per(oración de la membrana o que los !uesos no vibren. #érdida auditiva mixta, que es la combinación entre la pérdida auditiva neurosensorial neurosensorial y la pérdida conductiva< conductiva< !ay un poco de los dos tipos. #érdida retro coclear, que es cuando se deteriora el nervio auditivo por lo que no !ay transmisión de la in(ormación al cerebro.
=ay distintas r'5cas variadas en el >nternet que re5eren a r'5cas como la iura 1.1 donde se pueden veri5car las pérdidas comunes por edad.
iura 1.1 /udiorama tonal :l audiómetro es un aparato que mide la intensidad del sonido y la (recuencia del sonido y con estos valores se calcula el audiorama, que es una r'5ca para medir los decibeles del sonido y las (recuencias del mismo. &e dice que !ay distintas intensidades de pérdida y se ubican entre dos intensidades; • • • • • • • •
&ordera leve.? :ntre 20 y @0 dA &ordera media 1er rupo.? :ntre @0 y 0 dA &ordera media 2B rupo.? :ntre 0 y 30 dA &ordera severa 1er rupo.? :ntre 30 y -0 dA &ordera severa 2B rupo.? :ntre -0 y C0 dA &ordera pro(unda 1er rupo.? :ntre C0 y 100 dA &ordera pro(unda 2B rupo.? :ntre 100 y 110 dA &ordera pro(unda pro(unda +er rupo.? >ual o superior a 110
iura 1.2 /udiorama )onal de sonidos conocidos. &e dice que si el odo se encuentra entre una audición normal a leve, ya no se tiene que evaluar en una intensidad m's alta. &in embaro, si el paciente se encuentra con una sordera pro(unda, !ay que evaluar !asta que se veri5que qué tan mal se encuentra el paciente. La audiometra ósea no es m's que el mismo procedimiento que se !ace con la audiometra tonal pero se usa un vibrador en ve7 de unos aud(onos para transmitir las ondas. #or otra parte, el uso de $&#s o procesadores diitales de señales es principalmente por su velocidad, la orani7ación de memoria, el coste y las !erramientas con las que se puede desarrollar el dispositivo y sirve para !acer las operaciones matem'ticas con la señal diital. &i comparamos un microcontrolador con un $&#, el $&# le ana al microcontrolador en cuestión de procesamiento. &in embaro, el $&# existe para cuestiones m's espec5cas por lo que cada que se selecciona un $&#, se tiene que veri5car los requisitos de la aplicación ya que !abra una di(erencia en coste. :n este caso, se traba4ar' con el procesador )*&+202-++ de la (amilia "2000 de )exas >nstruments. :ste procesador es el eleido porque es sencillo de utili7ar adem's de que cumple con los requisitos para el prorama del /udiómetro )onal.
Diagrama
iura 1.+ $iarama del proyecto
:mitir (recuencias e intensidades escuc!adas
/udiometra
#render equipo &eleccionar; >7quierdoD$erec!o.
Eespuesta de usuario
&eleccionar; recuencia $ecibelios iura 1.@ $iarama a bloques del proyecto Conexiones de puertos
)abla de conexiones de puertos Aotón "onector
#osición del 4umper
$ispositivo o (unción !abilitada
recuenciasD$b
/$"FG#/
$/"FG#3
H+ , @I 8alternati va9 H , I 8alternati va9 H1 , 2I
:nmascaramiento
/$"FG#A
$/"FG#3
H+ , @I
$/"FG#3
H , I
>FG#-
H1 , 2I
>FG#C
H1 , 2I
Led (recuencia 1
>FG#1@
H1 , 1I
Led (recuencia 2
>FG#1@
H1+ , 1@I
Led (recuencia +
>FG#1@
H11 , 12I
Led (recuencia @
>FG#1@
HC , 10I
Led (recuencia
>FG#1@
H3 , -I
Led (recuencia
>FG#1@
H , I
Led (recuencia 3
>FG#1@
H+ , @I
Led enmascaramiento Led decibel 1
>FG#1@
H1 , 2I
>FG#1+
H1 , 1I
Led decibel 2
>FG#1+
H1+ , 1@I
Led decibel +
>FG#1+
H11 , 12I
Led decibel @
>FG#1+
HC , 10I
Led i7quierda
>FG#1+
H3 , -I
Led derec!a
>FG#1+
H , I
"onecta /$"F/0 con la salida $ac/, J6U)/K del $/" )L+3/ "onecta /$"FA0 con la salida $acA, J6U)AK del $/" )L+3 A. "onecta #>622 con &"L del $/" )L+3 $ "onecta #>62+ con "& del $/" )L+3 $ "onecta #>620 con $>M del $/" )L+3 $. $ Mecesarios para utili7ar el $/". =abilita el driver de conexión entre el $&# y los leds /0../+ y A0..A+. =abilita el driver de conexión entre el $&# y los leds /@../3 y
[email protected]. "onecta #>61 con el driver para el L:$?/0. "onecta #>61@ con el driver para el L:$?/1 "onecta #>61+ con el driver para el L:$?/2. "onecta #>612 con el driver para el L:$?/+. "onecta #>611 con el driver para el L:$?/@. "onecta #>610 con el driver para el L:$?/. "onecta #>6C con el driver para el L:$?/. "onecta #>6- con el driver para el L:$?/3. "onecta #>63 con el driver para el L:$?A0 "onecta #>6 con el driver para el L:$?A1. "onecta #>6 con el driver para el L:$?A2. "onecta #>6@ con el driver para el L:$?A+. "onecta #>6+ con el driver para el L:$?A@. "onecta #>62 con el driver para el L:$?A.
Led error
>FG#1+
H1 , 2I
&Nitc! onDoO sonido &Nitc! onDoO
>FG#12
H1 , 1I
>FG#12
H1+ , 1@I
&Nitc! /ud(ono >FG#12 >7quierdoDderec!o :nmascaramiento >FG#12
H11 , 12I HC , 10I
&Nitc! usuario
>FG#12
H3 , -I
Aotón Q
>FG#10
H3 , -I
Aotón ?
>FG#10
H , I
Aotón $bQ
>FG#10
H+ , @I
Aotón $b?
>FG#10
H1 , 2I
"onecta #>62 con el driver para el L:$?A3. "onecta #>6+ con el &P? /0. "onecta #>62 con el &P? /1. "onecta #>61 con el &P? /2. "onecta #>60 con el &P? /+ "onecta #>60 con el &P? /@ "onecta #>62 con el #A0. "onecta #>62 con el #A1. "onecta #>62@ con el #A2. "onecta #>621 con el #A+.
Desarrollo
:xisten distintos tipos de audiometra, entre ellos est' la audiometra tonal. La audiometra de este proyecto ser' la tonal porque (unciona de la misma (orma que la audiometra ósea. La audiometra tonal se !ace con la variación de (recuencias y de la intensidad de sonido. "omo en el audiorama de la investiación, se pretende evaluar con (recuencias aproximadas a 120, 20, 00, 1000, 2000, @000, y -000 =7 mientras que se pretende evaluar la intensidad de 0 a 120 decibelios con una di(erencia de 10 dA. :l enmascaramiento a través de otra señal iual a la oriinal en un seundo canal diital que indica el enmascaramiento del canal, donde se usar' la salida A del $/". Ee(erente a la salida de enmascaramiento, es dependiendo de la condición del paciente. #or e4emplo, si el paciente tiene su mnimo en 00 =7 y 0 $b, se tendra que enerar en el odo alterno una señal de ruido. &e pedir' al usuario mover sNitc! en caso de que escuc!e el sonido, en caso contrario no debe moverlo. &e pretende ir veri5cando cada (recuencia y decibelio con L:$s y otro apartado para veri5car si es el aud(ono derec!o o i7quierdo. :n el caso de las (recuencias, se visuali7ar' en los L:$s la (recuencia que se esté utili7ando. #or e4emplo el Rltimo L:$ sera para una (recuencia de -000 =7. #ara los decibelios, sucede lo mismo, si se requiere un nivel de +0 dA se
prender'n con(orme aumente los cuatro L:$s, siendo la combinación 0000 la que !ace la combinación de 10 dA y 1011 la combinación de 120 dA. &e usar' un sNitc! para veri5car el odo que estamos escuc!ando y un sNitc! para prender y apaar el equipo. Código
#ara iniciar con la explicación del códio, primero vamos a en(ati7ar que éste se divide en (unciones, cada (unción tiene el nombre de lo que !ace. :l códio se va a explicar en base a éstas (unciones. Las primeras (unciones que se van a explicar son las que tienen que ver con el $/" ya que es quien proporciona la (unción en s. "omo se !a mencionado, se tienen que obtener (recuencias de 12,20,00,1000,2000,@000,-000 =ert7 y de la misma (orma se tienen que obtener intensidades de sonido de 10,20,+0,@0,0,0,30,-0,C0,100,110 y 120 dA. amos a e4empli5car una (unción ya que las dem's (uncionan de la misma manera solamente que con distinto nRmero de muestras. "abe mencionar que también se movió el #LL a di(erencia de la pr'ctica - donde no necesitamos modi5car la (recuencia. La (unción $/"F289 tiene una señal muestreada, la cual se transmite al $/" los datos mediante el *cA&#, en cuanto est' listo el puerto para transmitir, se enva el comando para decirle al $/" que van a enviar datos y la in(ormación de la señal se uarda en un reistro. La señal del $/" tiene una re(erencia de 2 por lo que en base a ésta se determina la escala de los decibelios establecidos con 12 distintas amplitudes. :l $/" tiene una (órmula prede5nida 2 82.0@-9S"6$:D0x1000HvI donde "6$: va a ser la señal convertida a 10 bits. Una variable importante que !ay que destacar es volumen ya que éste es quien modi5ca la amplitud de la señal desde 10 !asta 120 dA simulados con 12 distintas amplitudes. :l códio est' comentado para m's detalles. void DAC_F2k 8void9
T
sonido
int i,40< int l<
DD200 muestras para que el relo4 de los 2 que quiero para enerar mi señal de Uint1 sin2VH@0I T12, C2, 30, 3@@, -12, CC-, 1013, 102+, 1013, CC-, C3, C2, -3+, C2, 12, @+2, +@, 2-0, 212, 11, CC, 3, 2, 3, CC, 11, 212, 2-0, +@, for8l 0< l X @0< lQQ9 sin2VHlI sin2VHlIDvolumen<
-3+, C2, -12, 3@@, 3, 2, @+2W<
C3, 30, 3,
1,
DD/uxiliar; para ayudar a pasar los datos por *"A&# Uint1 aux< !ile819T if 8*cbspaEes.&#"E2.bit.YE$Z 19T DD#rotocolo de *cbsp; &i es 1, est' listo para transmitir *cbspaEes.$YE1.all 0x$001< DD $YE1 DD &et re(erence voltae to 2.0@- 8"6M)E6L reister9 break < W W i 0< !ile 819T DS 2 E:S"6$:D0x1000HI S 2 82.0@-9S"6$:D0x1000HvI )!e output voltae 8(ull scale determined by re(erence9 is iven by; P!ere E: is t!e re(erence voltae and "6$: is t!e diital input value in t!e rane 0x000 to 0x. Aecause it is a 10?bit $/", only $11 to $2 are used. $0 and $1 are inored. / poNer?on reset initially puts t!e internal latc!es to a de5ned state 8all bits 7ero9SD aux 8Uint19sin2VHiI [ 0x0+
La (unción uncF6nF6O89 sirve para conmutar entre prendido y apaado mediante una bandera llamada banderaon. Banderaon !ace que la uncF/paar89 y la uncF#render89 estén cambiando dependiendo si tiene un valor 0 o un valor 1. &e llaman las dem's (unciones dentro de banderaon1 pero lo separamos para poder di(erenciar las (unciones en el reporte. void Func_On_O" 8void9T int b0 dips8^a^,19<
DDdip sNitc! if 8b009TDD&i botón se presiona banderaon 0
W
banderaon 1<
DD&e queda prendido
if 8banderaon19T
W
elseT
W
W
uncF/paar89< DDLLamo a (uncion apaado if 8!09T DD&olamente requiero que se e4ecute 1 ve7 $/"F1V89< DDpor eso se crea la bandera ! !1< DDla cambio de estado y no se va a usar W DD!asta que entre a la (uncion prender uncF#render89
La (unción recuenciasF/udiometro89 es la m's comple4a reali7ada en la pr'ctica ya que es quién empie7a a di(erenciar las (recuencias establecidas en cada (unción. Las (recuencias aumentan o disminuyen dependiendo del nRmero de veces que se presione un botón. )omamos en cuenta que solamente va a !aber 3 (recuencias establecidas desde 12 !asta - por lo que una de las condiciones es para obtener la (recuencia deseada. /dem's por cualquier cosa, se selecciona un sNitc! que nos ayuda a prender y a apaar las señales de sonido para que al usuario que toma las medidas para el audiorama pueda reali7ar las pruebas con mayor (acilidad. void Frecuencias_Audiometro 8void9T int b0,b1< DDbotones int dato< b0 botones809< b1 botones819< dato dips8^a^,09< if 8b00 [[ 4X9TDD&i botón se presiona
W
4QQ
else if 8b10 [[ 4]09T
W
4??
else if 84X09T
W
40<
else if 84]9T
W
elseT
W
4< 44<
DD&i no se presiona, se queda iual
if 84X [[ 4]09T DD&olamente se queda entre los ranos 0 y porque !ay
DD3 (recuencias for8banderaled0< banderaledX< banderaledQQ9T if 8banderaled 49T DD&e prenden los leds para veri5car qué DD(recuencia se est' escuc!ando leds8^a^, 4, 19< $elayUs8100009
else
W
leds8^a^, 4, 09<
if 8dato09T DDeri5camos el sNitc! para ver si est' prendido sitc! 849T DD&e selecciona la (recuencia con el sNitc!?case case 0;
W
W
$/"F-V89< break < case 1; $/"F@V89< break < case 2; $/"F2V89< break < case +; $/"F1V89< break < case @; $/"F0089< break < case ; $/"F2089< break < case ; $/"F1289< break < default; break < W
elseTDD&i se sale de las 3 (recuencias, se prende led para avisar
W
leds8^b^, 3, 19< $elayUs8100009< leds8^b^, 3, 09<
W #ara el caso de las amplitudes de la señal, se utili7ó la (unción /mplitudesF/udiometro89. :n esta (unción se usa una variable lobal llamada Volumen. La variable cambia las amplitudes de todas las señales. /dem's se ponen los leds pertinentes para cada condición. void Amplitudes_Audiometro89T int b2,b+<
DDbotones b2 botones829< b+ botones8+9< if 8b20 [[ banderamX9TDD&i botón se presiona banderamQQ
else if 8b+0 [[ banderam]09T
W
banderam??
else if 8banderamX09T
W
banderam0<
else if 8banderam]9T
W
elseT
W
banderam<
banderambanderam<
sitc!8banderam9T case 0;
volumen 10< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,09< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,09< break < case 1; volumen 20< leds8^b^,0,09< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,09< break < case 2; volumen +0< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,09< break < case +; volumen @0< leds8^b^,0,09< leds8^b^,1,09< leds8^b^,2,19< leds8^b^,+,09< break < case @; volumen 0< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,09< leds8^b^,2,19< leds8^b^,+,09< break < case ; volumen 0< leds8^b^,0,09< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,19<
DD&i no se presiona, se queda iual
W W
leds8^b^,+,09< break < case ; volumen 30< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,19< leds8^b^,+,09< break < case 3; volumen -0< leds8^b^,0,09< leds8^b^,1,09< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,19< break < case -; volumen C0< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,09< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,19< break < case C; volumen 100< leds8^b^,0,09< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,19< break < case 10; volumen 110< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,09< leds8^b^,+,19< break < case 11; volumen 120< leds8^b^,0,09< leds8^b^,1,09< leds8^b^,2,19< leds8^b^,+,19< break < default; volumen 10< leds8^b^,0,19< leds8^b^,1,19< leds8^b^,2,19< leds8^b^,+,19< break <
La (unción uncFmasV89 opera intercalando señales del $/"/ y $/"A para que se produ7ca un sonido. &in embaro, esta (unción tra4o problemas que se comentaran en las conclusiones. La respuesta del usuario se enva mediante la consola para veri5car que el usuario esté o no esté escuc!ando los sonidos enerados mediante las señales.
#or Rltimo est' la (unción principal Audiometro(). La (unción !ace el papel de main89 ya que se declara para que !aa la lóica principal. void Audiometro8void9T int onoO dips8^a^,19< int i7qder dips8^a^,29< int masVon dips8^a^,+9< int user dips8^a^,@9< if 8onoO19T DD#rendido o apaado if 8masVon09T DDenmascaramiento prendido o apaado if 8i7qder19T DDaud(ono i7q o derec!o
W
elseT
valor*cA�x"000< DDi7quierdo leds8^b^,@,19< leds8^b^,+,09< valor*cA�x@000< DDderec!o leds8^b^,+,19< leds8^b^,@,09<
W recuenciasF/udiometro89< DD$/"F1289< /mplitudesF/udiometro89< W W else
T W
uncFmasV89
elseT
W W
DDnot!in
#m$genes
i 1.@ *edida de señal de 12 =7
i 1. *edida de señal de 20 =7
i 1. *edida de señal de 00 =7
i 1.3 *edida de señal de 1 =7
i 1.- *edida de señal de 2 =7
i 1.C *edida de señal de @ =7
i 2.0 *edida de pp @2m
i 2.1 *edida de pp @@m
i 2.2 *edida de pp - m "onclusiones Las (unciones (ueron probadas separadamente por lo que se puede revisar que (uncionan correctamente. / la !ora de !acer la unión !ubo problemas porque las amplitudes variaban en comparación a lo que ya se tena. Un dato m's es que el relo4 principal es de +0 *=7. &in embaro, cuando se !i7o la prueba de la pr'ctica no 3, que es la que 4uea con los escaladores 8#LL,L6&#"#, *"A no mostraba la (recuencia deseada por tanto decidimos establecer la (recuencia en (unción del nRmero de muestras. Las amplitudes se varan en base a una re(erencia de 2 por lo que se obtienen señales muy pequeñas que requieren de un ampli5cador para representar correctamente los decibelios. Un detalle m's es que el )L+3 se comunica r'pido pero no al mismo tiempo por lo que la señal del aud(ono derec!o est' distinto tiempo que el aud(ono i7quierdo m's no se nota tanto porque es un pequeño tiempo, y al intentar comunicarlos al mismo tiempo, la proramación no (ue la correcta porque daban la misma amplitud y (recuencia en ambas señales.
:l usuario selecciona si escuc!a o no la (recuencia y el médico, técnico o persona que est' reali7ando la prueba es quien debe de5nir qué est' escuc!ando o qué no debido a que solamente se enva cual señal se escuc!a y cual no pero el audiorama lo deberan dibu4ar los técnicos y en base a eso determinar si existe una en(ermedad o no en el paciente. :n conclusión, los procesadores diitales de señales sirven para aplicaciones m's especi5cas y nos ayudan muc!o en la cuestión de multiplicaciones y sumas por lo que podemos aradecer la velocidad que mane4an ya que a pesar de que se mane4an bastantes muestras, las señales siuen saliendo en tiempo real.
Ee(erencias
H1 E. #u4ol, #. il?Loy7aa, &. Alatrix, &. Le *erre y A. "!aix, _ia4e al mundo de I la audición,` Meur6reille, 200C. H:n lneaI. /vailable; !ttp;DDNNN.coc!lea.euDesDexploracion?(uncionalDmetodos?sub4etivos. Hltimo acceso; 20 10 201I. H2 :. Aarranco, _&lideplayer,` 03 10 2011. H:n lneaI. /vailable; I !ttp;DDslideplayer.esDslideD1132+D. Hltimo acceso; 21 10 201I. H+ /. Maran4o, _/udioloa did'ctica para estudiantes,` Aloer, 0C 201@. H:n I lneaI. /vailable; !ttp;DDaudioloiaacademica.blospot.mxD201@D0CDaudiometria?busqueda?de? umbralesF+0.!tml. Hltimo acceso; 21 10 201I. H@ /nónimo, _Las cualidades del sonido,` 6scrove, H:n lneaI. /vailable; I !ttps;DDoscrove.Nordpress.comDteoria?musicalDel?sonidoDlas?cualidades?del? sonidoD. Hltimo acceso; 22 10 201I. H $. *aiolo, _:nmascaramiento,` :umus, H:n lneaI. /vailable; I !ttp;DDNNN.eumus.edu.uyDdocentesDmaioloDacuapuDenm.!tml. Hltimo acceso; 22 10 201I. H :scuela de *edicina, _/puntes 6torrino,` H:n lneaI. /vailable; I !ttp;DDescuela.med.puc.clDpainasDpublicacionesDapuntesotorrinoDaudiometri a.!tml. Hltimo acceso; 22 10 201I. H3 *. 6lmo y E. Mave, _:cuali7ación,` H:n lneaI. /vailable; I !ttp;DD!yperp!ysics.p!y?astr.su.eduD!baseesDaudioDequal.!tml. Hltimo
acceso; 22 10 201I. H- *. 6lmo y E. Mave, _>ntensidad del &onido,` H:n lneaI. /vailable; I !ttp;DD!yperp!ysics.p!y?astr.su.eduD!baseesDsoundDintens.!tml. Hltimo acceso; 22 10 201I. HC "entro auditivo "uenca, _)rastornos de la audición; =ipoacusia, auto(ona, I paracusia, aliacusia y presbiacusia,` "entro auditivo "uenca, 13 0@ 201+. H:n lneaI. /vailable; !ttp;DDNNN.centroauditivocuenca.comD201+D0@D13Dtrastornos?de?la?audici %"+%A+n?!ipoacusia?auto(on%"+%/$a?paracusia?aliacusia?y? presbiacusiaD. Hltimo acceso; 22 10 201I.
