基于单片机和Android系统的智能LED光闪烁系统的设计和实现

齐成玺 曹玉柱 郑旭媛 刘迢迢

摘  要： 神经科学领域利用一定频率的闪光刺激调控阿尔茨海默病（AD）模型动物的Aβ淀粉样蛋白沉积。因此，频率可调的LED光源在AD的发病机制和神经调控中有很好的应用。文中根据频率可调的需求，设计基于Android的频率可调LED光源。使用Android客户端，通过蓝牙模块与底层MCU SRC89C52进行通信，底层MCU负责执行命令，控制LED驱动电路的开关，实现LED的频率可调控制。实验结果表明，该装置具有成本低、操作简单等特点。

关键词： LED光源; 频率调节; 单片机; Android; 无线通信; 结果分析

中图分类号： TN911?34                            文献标识码： A                       文章编号： 1004?373X（2020）06?0030?04

Design and implementation of intelligent LED light scintillation system based on singlechip and Android system

QI Chengxi， CAO Yuzhu， ZHENG Xuyuan， LIU Tiaotiao

（College of Biomedical Engineering and Technology， Tianjin Medical University， Tianjin 300070， China）

Abstract： In the field of neuroscience， a flash stimulation with certain frequency is used to regulate and control the Aβ?amyloid deposition in Alzheimer's disease （AD） model animals. Therefore， the LED light source with adjustable frequency has a good application in the pathogenesis and neural regulation of AD. A frequency?adjustable LED light source based on Android is designed according to the requirements of adjustable frequency. Android client is used to communicate with the bottom MCU src89c52 through Bluetooth module. The bottom MCU is responsible for executing the command， controling the switch of LED driver circuit， and realizing the adjustable control of frequency of LED. The experimental results show that the device has some advantages of low cost and simple operation.

Keywords： LED light source; frequency adjustment; singlechip; Android; wireless communication; result analysis

0  引  言

阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）的主要病因是大脑β?淀粉样蛋白异常沉积，β?淀粉样蛋白沉积形成的神经炎性斑块和 Tau蛋白过度磷酸化形成的神经原纤维缠结（Neurofibrillary tangles，NFTs），最终表现为皮质的持续皱缩以及海马等脑区神经元的大量丢失[1]。大脑神经元网络同步激活时，会产生神经振荡， 其中gamma振荡（30～90 Hz）是大脑普遍存在的神经电活动，与感觉和感知、信息存储和提取、编码等认知过程密切相关，特别是在学习和记忆中起了重要的作用。研究发现AD患者的自发gamma节律同步性和多种AD转基因小鼠模型中局部场电位gamma频段的功率降低[2]。 Iaccarino等人指出gamma振荡下降后，β?淀粉样蛋白累积形成斑块，导致其认知能力的衰退[3]。利用光遗传技术刺激AD模型小鼠海马区内的神经元产生gamma振荡，导致小胶质细胞形态转变为吞噬状态，小胶质细胞是一种免疫细胞，可以清除脑内β?淀粉样蛋白。Singer等人研究发现40 Hz闪烁灯光也可产生上述效果[4]。……