基于STC89C52单片机的E18-D80NK红外监测系统★

2022-02-28张志阳王宇辰车暮雪戴江平曹文馨

现代工业经济和信息化 2022年12期

张志阳，王宇辰，车暮雪，戴江平，曹文馨

（华北理工大学电气工程学院，河北唐山 063210）

引言

神经病理性疼痛（NPP）一直是临床和基础医学研究的热点。条件性位置偏好（CPP）实验可以有效验证治疗NPP的药物是否具有较强的精神依赖性，而目前的CPP实验装置收集和分析数据不够精准。本课题以条件性偏好实验为切入点，将传感器科学和动物行为学相结合，利用STC89C52单片机系统的E18-D80NK红外传感器改良CPP实验装置，方便医学科研人员更精确地评价药物的精神依赖性。

本课题的成果也将在后续嵌入式系统开发中得到应用与拓展，作为一项重要的技术储备，具有很强的医学应用前景和价值。

1 条件性偏好实验研究现状分析

神经病理性疼痛（Neuropathic Pain，NPP）是指周围或中枢神经系统原发或继发性损害或功能障碍引起的疼痛[1]。NPP发病率高、危害性大，对患者身心健康造成巨大伤害，一直是医学研究的热点[2]。阿片受体在大脑中广泛表达，通过结合内源性阿片肽传导疼痛[3]。NPP目前尚无特效药，临床治疗的一线药物为阿片类镇痛药。但是长期使用阿片类药物，尤其是吗啡和芬太尼等κ-阿片受体激动剂类药物有广泛的副作用。其中，阿片类药物的药物奖赏效应即成瘾性会导致滥用倾向，并且这种精神依赖性很难戒断。

条件性位置偏好（Conditioned Place Preference，CPP）实验是一种广泛应用于药物奖赏以及药物渴求研究的动物模型评价的实验方法。NPP在动物身上很难表现出来，CPP为研究动物的疼痛的程度及缓解和评价药物的镇痛作用提供有效的方式。该模型训练周期短，简单易行，无药状态的测验能排除药物对测验成绩的干扰。该实验利用环境位置偏爱箱进行检测，通过对比训练前后实验动物在箱中停留时间的变化，来评价药物的精神依赖性。传统的视频监测系统下的CPP实验装置较为被动，存在脱标、时间延迟问题以及数据分析的二分法对于光线的高度要求等问题。

因此，基于STC89C52单片机系统的E18-D80NK红外监测系统在小鼠条件性位置实验装置的应用，可以有效提高CPP实验数据的精准度，从而更好地评价药物的精神依赖性。

2 基于STC89C52单片机的E18-D80NK红外监测系统系统构建

本项目设计的实验体流量计数器安装在实验箱的出入口处。当传感器探测到实验体进出时，产生的低电平会在单片机内部进行脉冲计数。在单片机的驱动下，LCD显示进出的实验体数目和实验箱内实时的实验体数目。实验结束后可使用复位按键对LCD进行清零。系统主要由单片机、报警电路、红外光电传感器、显示电路和按键电路等模块组成，如图1所示。

图1 红外监测系统的结构框图

3 数据交互的设计方案

当传感器探测到有实验体进出时，低电平会在单片机内部进行脉冲计数。E18-D50NK反射式红外传感器的发射器与接收器集成。当有实验体从实验箱出入口通过时，发射器发出的红外光束会被实验体反射，然后被接收器接收。随着光信号的变化，光电元件的电信号也会随之改变，形成脉冲信号。该信号送到单片机STC89C52内计数。