RODRIGO ANDRÉS FERNANDEZ HERNANDEZ IVÁN...
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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA LA MEDICIÓN DE TIEMPOS DE REACCION EN EL ESTUDIO DE PROCESOS DE MEMORIA, PERCEPCIÓN, ATENCIÓN, SENSACIÓN, INTELIGENCIA Y PENSAMIENTO. RODRIGO ANDRÉS FERNANDEZ HERNANDEZ IVÁN LÓPEZ RAMIREZ GUSTAVO ANDRÉS VINUEZA JURADO PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C. 2005
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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA LA MEDICIÓN DE TIEMPOS DE REACCION
EN EL ESTUDIO DE PROCESOS DE MEMORIA, PERCEPCIÓN, ATENCIÓN,
SENSACIÓN, INTELIGENCIA Y PENSAMIENTO.
RODRIGO ANDRÉS FERNANDEZ HERNANDEZ
IVÁN LÓPEZ RAMIREZ
GUSTAVO ANDRÉS VINUEZA JURADO
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2005
SISTEMA AUTOMATIZADO PARA LA MEDICIÓN DE TIEMPOS DE REACCION
EN EL ESTUDIO DE PROCESOS DE MEMORIA, PERCEPCIÓN, ATENCIÓN,
SENSACIÓN, INTELIGENCIA Y PENSAMIENTO.
RODRIGO ANDRÉS FERNANDEZ HERNANDEZ
IVÁN LÓPEZ RAMIREZ
GUSTAVO ANDRÉS VINUEZA JURADO
Informe final del Trabajo de Grado presentado
para optar el título de Ingeniero Electrónico
Directores
FRANCISCO VIVEROS
Ingeniero Electrónico
ALEJANDRA GONZÁLEZ
Ingeniero Electrónico
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2005
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
RECTOR MAGNÍFICO: R.P. GERARDO REMOLINA VARGAS S.J.
DECANO ACADÉMICO: Ing. FRANCISCO JAVIER REBOLLEDO MÚÑOZ.
DECANO DEL MEDIO UNIVERSITARIO: R.P. ANTONIO J. SARMIENTO NOVA
S.J.
DIRECTOR DE CARRERA: Ing. JUAN CARLOS GIRALDO
DIRECTORES DEL PROYECTO: Ing. FRANCISCO VIVEROS
Ing. ALEJANDRA GONZÁLEZ
ARTÍCULO 23 DE LA RESOLUCIÓN No. 13 DE JUNIO DE 1946
“La universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus
alumnos en sus proyectos de grado.
Solo velará porque no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y
porque los trabajos no contengan ataques o polémicas puramente personales.
Antes bien, que se vea en ellos el anhelo de buscar la verdad y la justicia.”
4
TERMINOLOGÍA
Tiempo de Reacción: Se puede definir como el “registro exacto del tiempo
transcurrido entre la aplicación de un estímulo y el principio de la respuesta motora
del sujeto” a quien le fue presentado el estímulo (Garret, 1973, pg 389). El tiempo
de reacción, fue una de las primeras formas como se intentó estudiar
cuantitativamente los procesos mentales de los seres humanos, gran
preocupación de los psicólogos de principio de siglo XIX, tales como Gustav
Fechner (1801-1887), Ernst Weber (1795-1878) y Wilhelm Wundt (1832-1920),
entre otros.1
Estímulo: Todo agente externo a un cuerpo u organismo que activa o motiva a
este a realizar un movimiento y comportamiento determinado.
Preestímulo: Todo agente externo a un cuerpo u organismo que le avisa que
viene un estímulo al cual debe reaccionar.
Reacción Simple: Presenta un estímulo y requiere una única respuesta. (Tiene
solamente un dispositivo de respuesta). 2
Reacción disyuntiva o de elección: Existen alternativas; se presentan estímulos
diferentes que exigen respuestas distintas. Es decir, hay varios estímulos que se
pueden presentar y a cada estímulo le corresponde un único dispositivo de
respuesta (hay igual número de estímulos como dispositivos de respuesta).
Cronoscopio: Instrumento utilizado para medir el tiempo de reacción de un
individuo frente a un estímulo.
Llave de telégrafo: mecanismo simple usado para responder a estímulos.
1 UNDERWOOD, Benton. Psicología Experimental. Trillas, México D.F, 1972, p 299. 2 UNDERWOOD, Op.Cit., p 309.
5
INTRODUCCIÓN
La medida de los fenómenos mentales ha sido uno de los retos para cualquier
psicólogo experimental, para ello se han utilizado diversas herramientas y
diferentes métodos de medición que responden a las necesidades de información
para soportar sus investigaciones. Estos instrumentos de medición basan su
funcionamiento en estímulos que provocan el estado mental necesario y los
efectos motores que siguen a los mismos.3
La medición de los tiempos de reacción de manera sistematizada se inició en el
siglo XIX, por el famoso fisiólogo Helmholtz, quien abrió el camino futuro de la
psicología experimental en varios aspectos. Logró medir la velocidad de
conducción del nervio motor de la rana, y quiso extender la investigación a los
nervios sensitivos humanos, estimulando primero la piel de una persona con un
sutil choque eléctrico lejos del cerebro y luego más cerca, indicando al sujeto que
en los dos casos hiciera la misma señal con la mano para mostrar que sentía el
choque. Aunque de este modo pudo hacer una aproximada apreciación de la
rapidez de la conducción nerviosa, encontró que el método era poco satisfactorio
porque el tiempo empleado en la conducción nerviosa es mínimo, mientras que el
tiempo de reacción total es largo en comparación con la conducción nerviosa y
variable.4
El siguiente paso lo dio el fisiólogo holandés Donders, quien en 1868 intentó medir
el tiempo fisiológico de procesos mentales como la discriminación y la elección5.
1 OYUELA, Raúl; FERNÁNDEZ, Rodrigo; LOPEZ, Iván; VINUEZA, Gustavo. Conversación sostenida el 10 de Agosto. Of. Oyuela Raúl, 2004. 2 WOODWORTH, Roberts. y SCHLOSBERG, Harold. Psicología Experimental. Eudeba, Buenos Aires, 1964, Tomo I, p 10. 5 Ver Terminología, 10 p
6
En una palabra inventó el tiempo de reacción disyuntivo6 y halló que éste era unos
100 ms más largo que el tiempo de reacción simple7, y consideró que esta
diferencia representaba el tiempo requerido por los procesos mentales
mencionados. Posteriormente, el fisiólogo austriaco Exner hizo una importante
contribución en 1873, señalando la importancia de la preparación previa e
introduciendo el término “tiempo de reacción”.8
El siglo XX se caracterizó por la aparición de nuevas tecnologías que fueron
modernizándose gracias a los avances en electrónica, que a su vez, dieron origen
a la creación de nuevos instrumentos utilizados en psicología experimental.
Actualmente los instrumentos utilizados en la medición de tiempos de reacción en
los seres humanos requieren la presencia de varios asistentes para su desarrollo
además de un tiempo considerable para la entrega de los resultados.
6 Reacción disyuntiva o de elección: Existen alternativas; se presentan estímulos diferentes que exigen respuestas distintas. Es decir, hay varios estímulos que se pueden presentar y a cada estímulo le corresponde un único dispositivo de respuesta (hay igual número de estímulos como dispositivos de respuesta). 7 Reacción Simple: Presenta un estímulo y requiere una única respuesta. (tiene solamente un dispositivo de respuesta). 8 WOODWORTH,
Op.Cit., p. 10.
7
CONTENIDO
TERMINOLOGÍA 4
INTRODUCCIÓN 5
CONTENIDO 7
LISTA DE FIGURAS 10
LISTA DE TABLAS 11
1. OBJETIVOS 12
1.1 Objetivo general. 12
1.2 Objetivos específicos. 12
2. MARCO TEÓRICO. 13
2.1. Tiempo de reacción 13
2.2. Software de adquisición de datos. 15
2.2.1. Transmisión de datos por el puerto serial. 15
2.2.2. Interfaz gráfica. 19
2.2.3. Base de datos. 19
3. DESCRIPCIÓN GENERAL. 20
3.1 Entradas y salidas del sistema. 20
3.2 Diagrama en bloques del sistema. 23
3.3. Panel de control. 24
3.4. Panel de respuesta y presentación de estímulos. 27
3.5. Software para la transferencia de datos. 30
3.6. Descripción de una prueba. 32
3.6.1. Características de una prueba. 32
3.6.2. Ingreso de datos y programación de la prueba. 34
4. ESPECIFICACIONES. 35
4.1 Alimentación del sistema. 35
4.1.1. Especificaciones del adaptador 35
4.2. Especificaciones de los periféricos. 35
4.2.1 Teclado. 35
8
4.2.2. Cable de conexión entre el computador y el dispositivo. 36
4.3. Especificaciones de memoria. 36
4.3.1. Memoria temporal. 36
4.3.2. Memoria de la base de datos. 36
4.3.3. Cable de conexión entre el panel de respuesta y presentación de
estímulos y el panel de control. 37
4.4. Especificaciones del panel de presentación de estímulos. 37
4.5. Especificaciones de la unidad de reloj. 37
5. DESARROLLO. 38
5.1. Desarrollo del hardware. 38
5.1.1. Microcontrolador: PIC18F452. 38
5.1.2. Pantalla de cristal líquido (LCD). 39
5.1.3. Teclado. 45
5.1.4. Unidad de reloj. 47
5.1.5. Memoria temporal. 48
5.1.6. Panel de respuesta y para la presentación de estímulos. 48
5.1.7. Interrupción de “stop” 52
5.2. Desarrollo del software. 52
5.2.1. Interfaz gráfica. 52
5.2.1.1. Buscar. 55
5.2.1.2. Eliminar registro. 55
5.2.1.3. Gráficar. 56
5.2.1.4. Copiar datos. 58
5.2.1.5. Recibir datos. 60
5.2.2. Base de datos. 62
6. Protocolo de pruebas y análisis de resultados. 63
6.1. Pruebas realizadas. 63
6.2. Análisis de resultados. 69
7. CONCLUSIONES. 73
8. BIBLIOGRAFÍA 75
9
ANEXOS
A1. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL SISTEMA PARTE I Y II.
10
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Conector hembra DB9 12
Figura 2. Diagrama de entradas y salidas del dispositivo. 19
Figura 3. Diagrama en bloques del sistema. 20
Figura 4. Panel de control 21
Figura 5. Conector PS2 22
Figura 6. Control de contraste de la pantalla. 23
Figura 7. Panel de respuesta y presentación de estímulos. 24
Figura 8. Dimensiones del panel de respuesta. 25
Figura 9. Distribución de los estímulos del panel de presentación de estímulos 26
Figura 10. Interfaz gráfica en Visual Basic 28
Figura 11. Grafica de los tiempos de reacción promedio de cada estímulo y
resumen de resultados. 28
Figura 12. Diagrama de tiempos prueba sin preestímulo 30
Figura 13. Diagrama de tiempos prueba con preestímulo 31
Figura 14. Conexión entre el computador y el panel de control 33
Figura 15. Diagrama de flujo del programa del microcontrolador. 39
Figura 16. Mapa de direcciones de la pantalla (LCD). 41
Figura 17. Trama de bits enviada por el teclado. 44
Figura 18. Diagrama esquemático de la conexión al parlante. 47
Figura 19. Prueba No 5. Medición tiempo entre preestímulo y estímulo. 63
Figura 20. Prueba No. 6. Medición tiempo entre preestímulo y estímulo. 63
Figura 21. Prueba No.7. Medición tiempo entre la finalización de un ensayo y la
presentación del preestímulo del siguiente ensayo. 64
11
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Distribución de terminales del conector DB 9. 10
Tabla 2. Estímulos auditivos y su respuesta correcta 25
Tabla 3. Frecuencia de los estímulos auditivos 26
Tabla 4. Distribución de terminales de la pantalla (LCD) 36
Tabla 5. Conexión de los terminales de la pantalla (LCD) 40
Tabla 6. Inicialización de la pantalla (LCD) 41
Tabla 7. Descripción de los terminales del teclado. 42
Tabla 8. Conexión del teclado. 43
Tabla 9. Conexión del conector de 15 terminales. 46
Tabla 10. Secuencias de tres colores generadas con t1a y t2b. 48
Tabla 11. Secuencias de tres colores generadas con t1b. 48
Tabla 12. Equivalencia entre estímulos visuales y auditivos. 48
Tabla 13. Colores utilizados en la gráfica de los tiempos de reacción para los
estímulos visuales y auditivos. 54
Tabla 14. Diseño de la base de datos. 59
Tabla 15. Correspondencia en letras de los estímulos. 60
Tabla 16. Tabla de costos dada en el anteproyecto. 68
Tabla 17. Tabla comparativa entre lo presupuestado y lo gastado. 69
12
1. OBJETIVOS
1.1 Objetivo general
Automatizar el procedimiento para medir tiempos de reacción en los seres
humanos para el estudio de procesos cognitivos (memoria, percepción, atención,
sensación, inteligencia y pensamiento), del laboratorio de Psicología de la
Pontificia Universidad Javeriana.
1.2 Objetivos específicos
1) Diseñar una unidad que mezcle estímulos (visuales y auditivos), varíe los
intervalos de tiempo de presentación de los mismos.
2) Diseñar el software que permita la transferencia de los datos de manera
ordenada a un computador.
3) Reducir el número de personas que intervienen en la ejecución de cada
experimento respecto a la forma convencional existente en el laboratorio de
psicología de la Pontificia Universidad Javeriana.
4) Diseñar el instrumento ergonómicamente cómodo para una mejor toma de
las muestras reducir el tiempo requerido en la toma de muestras y en la
ejecución total del experimento respecto a la forma convencional existente
en el laboratorio de psicología de la Pontificia Universidad Javeriana.
13
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Tiempo de reacción
El tiempo de reacción es un fenómeno psicológico que fue descubierto desde
1796, en un observatorio de Greenwich, donde un ayudante que debía registrar el
paso de una estrella por determinado meridiano, lo registraba con un “error”
excesivo de “cálculo”. (Garret, 1973; McGuigan, 1994). Más adelante, fue Bessell
(un astrónomo) quien en 1882 hizo un primer estudio comparativo de los tiempos
de reacción en diferentes sujetos (Garret, 1973). Los siguientes estudios de
tiempo de reacción fueron realizados por Helmholtz en 1850 al medir la velocidad
de conducción nerviosa en una rana. 9
Después de los estudios realizados por Helmholtz, comenzaron estudios de
medición de tiempos de reacción en fenómenos psicológicos. Donders y Jaeger
fueron los primeros en distinguir entre el tiempo de reacción simple (con un
estímulo y una respuesta), y el tiempo de reacción disyuntivo (dos estímulos y una
respuesta correcta; por ejemplo, al presentarse un estímulo visual de color rojo el
participante deberá responder con la mano derecha, y al presentarse un estímulo
de color verde el participante deberá responder con la mano izquierda). (Garret,
1973). El método experimental de Donders consistía en aplicar choques eléctricos
a las piernas de los sujetos, y esperar a que estos respondieran con una llave de
telégrafo y su mano izquierda o derecha, según la pierna que había sido
estimulada. En un experimento el sujeto sabía en qué pierna iba a ser estimulado,
9 PARDO, Carlos. Estado actual del conocimiento sobre tiempos de reacción. Mail enviado el 11 de Agosto. Colombia.
14
mientras que en otro no lo sabia. Encontró que la diferencia entre los dos
métodos era de 1/15 de segundo en su tiempo de reacción. (Perera, 2001).
Donders también hizo diferenciaciones entre los distintos tipos de tiempos de
reacción, determinando la diferencia entre ellos, siendo el tiempo de reacción
disyuntivo el más lento, y el tiempo de reacción simple el más rápido.
Otro investigador en el área de la Psicología que fue reconocido por sus estudios
en tiempos de reacción fue James McKeen Cattell, quien hizo su tesis en 1886,
sobre el tiempo que tomaban las operaciones cerebrales, basándose en el tiempo
de reacción, y otras medidas. En su obra Tests y medidas Mentales (Cattell,
1890), habla sobre los tiempos de reacción como una medida que aporta a un
conocimiento más integral del ser humano, y aconseja que sea medido con
sonido, debido a la brevedad y regularidad del tiempo de reacción frente a este
tipo de estímulos, y por la facilidad de los experimentos (hay que tener en cuenta
que es a finales del siglo XIX que esto se escribe), y también aconseja tomar tres
medidas del mismo, conseguir la media aritmética y varianza de estas medidas,
para tener una información completa y precisa sobre este tipo de respuesta.
Actualmente, el tiempo de reacción sigue siendo utilizado ampliamente por
psicólogos. La utilidad de este estudio radica en que es la medida más precisa y
cuantificable con la que se ha contado para medir la velocidad de los “procesos
mentales”. Un estudio más minucioso de los procesos fisiológicos que subyacen
al tiempo de reacción corresponden al área de la neuropsicología donde, a través
de diversas pruebas, definen la velocidad y grado de complejidad de las acciones
llevadas a cabo en el sistema nervioso central, con ayuda del tiempo de
reacción.10
Otras aplicaciones del tiempo de reacción son las pruebas para controladores de
trafico aéreo, así como estudios correlaciónales entre la velocidad del tiempo de
10MILLENSON, Jr. Principios de análisis conductual. Trillas, México D.F, 1977, p 197.
15
reacción y factores relacionados con variables ambientales, de personalidad,
género, creencias y emociones.11
2.2 Software adquisición de datos.
La transferencia de datos al computador se realiza por el puerto serial del
computador, la herramienta con la cual se reciben los datos es Visual Basic. Con
las diferentes pruebas realizadas con el instrumento se realiza una base de datos
en Microsoft Access, la cual se maneja por medio de una interfaz gráfica realizada
en Visual Basic que permite al experimentador la manipulación de los datos.
2.2.1 Transmisión de datos por el puerto serial.
A continuación se enumeran las señales especificadas en el estándar RS232.
Cada señal es identificada por sus letras, el número de Terminal en un conector
DB-9 y el nombre de la señal. Las letras de los circuitos asociados a cada señal
están caracterizadas por la siguiente tabla:
• A, circuito común.
• B, circuito de señal.
• C, circuito de control.
• D, circuito de cronometraje.
• Si las letras están precedidas por una S, se trata de un canal secundario.
Figura 1. Conector hembra DB 9
11 VAISSIÉRE, Julio de la. y PAMES, Fernando. Psicología Experimental. 3ª Edición. Eugenio Subirana S.A, Barcelona, 1952, p 125.
16
Circuito Número de Terminal del DB-9 Nombre de la señal.
AB 5 Tierra
BA 3 Transmisión de datos (TX)
BB 2 Recepción de datos (RX)
CA 7 Solicitud de envío (RTS)
CB 8 Autorización de envío (CTS)
CC 6 Datos listos para enviar (DSR)
CD 4 Terminal de datos lista (DTR)
CE 9 Detector de llamada
CF 1 Detección de portadora (DCD)
Tabla 1. Distribución de terminales DB 9
AB: señal de Tierra
Esta es la tierra lógica que es utilizada como punto de referencia por todas las
señales recibidas y transmitidas. Esta señal es indispensable y debe de estar
presente para todas las comunicaciones.
BA: Transmisión de datos (TX)
Esta línea es utilizada para transmitir datos desde el DTE al DCE. Es mantenida
en estado de 1 lógico cuando nada se transmite. La terminal comenzará a
transmitir cuando un 1 lógico esté presente en las siguientes líneas:
• Autorización de envío.
• Terminal de datos lista.
17
• Datos listos para enviar.
• Detección de portadora.
BB: Recepción de datos
Este circuito es utilizado para recibir datos desde el DCE al DTE. La terminal
comenzará a transmitir cuando un 1 lógico esté presente en las siguientes líneas:
• Autorización de envío
• Terminal de datos lista.
• Datos listos para enviar.
• Detección de portadora.
El estándar especifica que los niveles de salida son -5 a -15 volts para el 1 lógico y
+5 a +15 volts para el 0 lógico, mientras que los niveles de entrada son -3 a -15
volts para un 1 lógico y +3 a +15 volts para un 0 lógico.
Esto asegura que los bits puedan ser leídos correctamente aún con grandes
distancias entre la DTE y la DCE, especificados como 16,5 metros o 50 pies, aún
cuando estas señales soportan mayores distancias dependiendo de la calidad del
cableado y el blindaje.
CA: Solicitud de envío (RTS)
En esta línea el DTE envía una señal cuando está listo para recibir datos del DCE.
El DCE revisa esta línea para conocer el estado del DTE y saber si puede enviar
datos.
CB: Autorización de envío (CTS)
En este circuito el DCE envía una señal cuando está listo para recibir datos del
DTE.
CC: Datos listos para enviar (DSR)
18
Cuando este circuito está en 1 lógico indica al DTE que el DCE está listo para
enviar datos.
CD: Terminal de datos lista (DTR)
Cuando ésta línea está en estado de 1 lógico se puede comenzar a enviar y recibir
datos. Cuando esta línea está en nivel de 0 lógico, el DCE terminará la
comunicación.
CF: Detección de Portadora de Datos (DCD)
En esta línea el DCE indica al DTE que ha establecido una línea portadora (una
conexión) con un dispositivo remoto.
CE: Indicador de llamada (RI)
Esta línea es utilizada comúnmente por el software de comunicaciones cuando el
dispositivo no está en modo de auto respuesta para indicarle que un dispositivo
remoto está llamando. Esta señal es optativa cuando no se utiliza software que
conteste la llamada automáticamente.
Tabla de verdad del RS-232
Señal > +3v = 0
Señal < -3v = 1 <-3v>
La señal de salida usualmente oscila entre +12v y -12v. El punto cero entre +3v y -
3v está diseñado para absorber ruido de la línea. En las diversas definiciones
similares a RS-232, este punto cero puede variar, como en la V.10 en la que el
punto cero está entre +0.3v y -0.3v. Muchos de los dispositivos RS-232 son
sensibles a diferenciales de 1 volt o menos12.
12 http://www.tecnotopia.com.mx/mecatronica/puertors232.htm
19
2.2.2 Interfaz gráfica.
La interfaz gráfica permite al experimentador un fácil manejo de la base de datos,
así como de la recepción de los datos provenientes del microcontrolador; la
herramienta que se utiliza para este propósito es Visual Basic 6.0.
2.2.3 Base de datos.
En la base de Datos se almacenan todos los datos necesarios para realizar la
prueba y los resultados, o tiempos de reacción obtenidos dicha base está
elaborada en Microsoft Access. Este es un programa para la gestión de
información. Permite diseñar las estructuras para almacenar la información y los
medios para su introducción y manejo.
20
3. DESCRIPCIÓN GENERAL
El instrumento tiene la capacidad de medir tiempos de reacción con resolución de
milisegundos, para lo cual se diseñó un reloj utilizando un contador interno del
microcontrolador con 16 bits.
Con este instrumento el experimentador debe ingresar los datos completos del
participante mediante un teclado para llevar un registro de los pacientes. Dichos
datos, al igual que las muestras tomadas (tiempos de reacción), son almacenados
en una memoria temporal para luego ser transferidos al computador por medio del
software de adquisición de datos con el fin de crear una base de datos que
contenga la información de todos los participantes de las pruebas con sus
respectivos resultados. La base de datos es de vital importancia ya que gracias a
ésta se pueden realizar graficas y análisis a los resultados obtenidos en el
experimento. La prueba debe ser programada por el experimentador en el instante
en que va a comenzar, es decir que puede seleccionar mediante un menú el tipo
de prueba que desea, auditiva, visual o visual y auditiva, además puede variar los
intervalos de tiempo entre el preestímulo y el estímulo.
3.1 Entradas y salidas del sistema.
El sistema se divide en dos partes principales, en el instrumento encargado de la
medición de los tiempos de reacción y en el software de adquisición de Datos.
Las Señales de entrada del sistema encargado de la medición de los tiempos de
reacción son:
• Datos provenientes del teclado (Elección entre desarrollo de prueba o
descarga de datos al computador, nombre, apellido, lateralidad, sexo, edad
21
y código del participante, fecha y hora de la prueba, elección tipo de
prueba, elección intervalos de tiempos que alternan durante la prueba).
• Pulsadores del panel de respuesta (son tres pulsadores de colores azul,
verde y rojo).
• Señal de reloj (cristal de 16MHz).
• Señal de stop ( detiene la prueba y borra los registros )
Las señales de salida del sistema encargado de la medición de los tiempos de
reacción son:
• Señales al panel de presentación de estímulos (señal de preestímulo,
estímulos visuales y auditivos )
• Datos de la prueba (Nombre, apellido, código, lateralidad, edad, y sexo del
participante, fecha y hora de la prueba, elección tipo de prueba, intervalos
de tiempos que alternan durante la prueba, tiempos de reacción).
Las señales de entrada al software de adquisición de datos son:
• Datos de la prueba (Nombre, apellido, código, lateralidad, edad, y sexo del
participante, fecha y hora de la prueba, elección tipo de prueba, intervalos
de tiempos que alternan durante la prueba, tiempos de reacción).
• Comandos de control de interfaz gráfica (recibir datos, eliminar registro,
graficar, cerrar, buscar y copiar datos).
Las Señales de salida del software de adquisición de datos son:
• Base de datos en Microsoft Access (manejo de la base de datos desde una
interfaz gráfica)
• Gráfica de los tiempos de reacción promedio de cada uno de los estímulos
diferenciando respuestas correctas e incorrectas y resumen de resultados
de la prueba.
• Copia de datos
22
.
Figura 2. Diagrama de entradas y salidas del dispositivo.
Datos provenientes del teclado
Stop
Reloj
Señal de los pulsadores
SISTEMA ENCARGADO DE LA MEDICIÓN DE LOS TIEMPOS DE
REACCIÓN
Señal al panel de presentación de estímulos
Datos de la prueba
Datos de la prueba SOFTWARE DE ADQUISICIÓN DE DATOS
Comandos de control interfaz gráfica
Base de datos en Microsoft Access
Gráfica
Copia de datos
23
3.2 Diagrama en bloques del sistema
Figura 3. Diagrama en bloques del sistema
El sistema está dividido en tres módulos que son:
1. Panel de control.
2. Panel de respuesta y presentación de estímulos.
3. Software para la transferencia de datos.
3.3 Panel de control
Microcontrolador PIC 18F452
LCD
PANEL DE RESPUESTA
PANEL PARA PRESENTACIÓN DE ESTÍMULOS
TECLADO
MEMORIA
STOP
PC
24
Constituye el módulo principal; este sistema está constituido fundamentalmente
por un teclado, botones de control, un microcontrolador, un display LCD y un
mecanismo de memoria temporal.
La unidad de control se encarga de capturar todos los datos ingresados por el
experimentador desde el teclado, así como los adquiridos una vez finalizada la
prueba con el fin de almacenarlos en la memoria temporal. El microcontrolador
hace la interfaz visual entre el experimentador y el instrumento mediante un
display LCD en donde se muestra la información que el experimentador debe
ingresar correspondiente al paciente y a las características de la prueba que
quiere aplicar.
La unidad de control esta constituida por las siguientes partes:
Figura 4. Panel de control
25
1. Conector para el teclado: localizado en la parte frontal, sirve para permitir
la conexión del módulo con el teclado, este utiliza un conector tipo PS 2 que
es el que comúnmente utilizan los teclados, esto con el fin de reemplazarlo
fácilmente en caso de pérdida o daño del mismo.
Figura 5. Conector PS 2
2. Botón de encendido: Se encuentra ubicado en la parte lateral derecha;
sirve para activar la alimentación del módulo.
3. Conector serial: Ubicado en la parte lateral derecha, usado para
comunicar el módulo con el computador, esto se hace por medio de un
conector DB9 usando el protocolo RS232.
4. Conector del adaptador AC: Ubicado en la parte de atrás y es empleado
para conectar el adaptador al dispositivo, se utiliza un adaptador de entrada
de 120 VAC a 60 Hz y salida de 5 VDC con corriente de 600 mA; este
adaptador es fácil de conseguir en el mercado en caso de extravío o daño
del mismo.
5. Conector al panel de respuesta y presentación de estímulos: Se
encuentra ubicado en la parte de atrás y sirve para comunicar el panel de
control con el panel de respuesta y presentación de estímulos, esto se hace
por medio de un conector con 15 terminales el cual va conectado como se
muestra en la tabla 8.
26
6. Pantalla: Es utilizada para que el experimentador tenga acceso a los
distintos menús y opciones que presenta el módulo, así como a los datos
que introduzca; se utilizó el display Hitachi HD884A-524 debido a que es
comercial y de fácil manejo e implementación, ver anexo 1.
7. Control de contraste de la pantalla (LCD): este control está localizado en
la parte superior derecha del módulo y le permite variar el contraste de la
pantalla LCD (Liquid Cristal Display). Este está implementado con un
potenciómetro de 10 KΩ el cual se conecta al Terminal 3 del LCD y el otro
Terminal a tierra como se ve en la figura 6.
Figura 6. Control de contraste de la pantalla.
8. Tres pulsadores para la diferenciación de prueba de tono: Están
ubicados en la parte superior derecha del panel y son utilizados para
presentar al participante los tres distintos tonos.
9. Pulsador de stop: Se encuentra ubicado en la parte superior derecha del
módulo, está encargado de finalizar la prueba cuando el experimentador lo
desee. Este pulsador es una interrupción al microcontrolador la cual se
encuentra habilitada solamente mientras se están midiendo los tiempos de
reacción. Al habilitar esta interrupción se borran todos los datos
almacenados en memoria y se retorna al menú principal.
27
3.3.1 Unidad de reloj.
Dentro del panel de control se encuentra la unidad de reloj del sistema, la cual es
la encargada de la sincronización de éste, mide los tiempos de reacción y además
controla los tiempos para que el panel de presentación de estímulos genere los
preestímulos y estímulos programados para la prueba. Esta unidad está integrada
con el panel de control; se utilizan los registros internos y los temporizadores del
microcontrolador para realizar las funciones de la unidad de reloj.
3.4 Panel de respuesta y presentación de estímulos.
Este es el panel con el cual el participante interactúa directamente, con este se
realiza la presentación de los diferentes colores y tonos para que el participante
genere la respuesta según corresponda. Ver figura 7.
Figura 7. Panel de respuesta y presentación de estímulos
28
El panel de respuesta está compuesto por tres botones de distintos colores (azul,
rojo y verde), los cuales tienen 3,5 cm. de diámetro; pueden soportar golpes
fuertes y se consiguen fácilmente en el mercado, características que los hacen
óptimos para esta aplicación ya que al medir tiempos de reacción no se sabe con
que fuerza el participante pueda reaccionar, además que la edad y sexo de los
participantes no siempre es la misma; estos botones son comúnmente utilizados
en los video juegos comerciales. Los botones se encuentran ubicados en línea
horizontal y separados 7 cm. uno de otro como se muestra en la figura 8, esto
con el fin de que la respuesta sea cómoda y se evite que se opriman dos botones
al mismo tiempo.
Figura 8. Panel de respuesta
Figura 8. Dimensiones del panel de respuesta
La respuesta que el participante debe dar depende del estímulo que se está
3.2cm BAJO MEDIO ALTO
20cm
8cm
7cm
7cm 7cm
29
mostrando. Para el estímulo azul se debe responder con el botón azul, de igual
manera ocurre con los otros dos estímulos visuales. En el caso de los estímulos
auditivos la respuesta debe ser como se indica en la Tabla 2.
ESTÍMULO AUDITIVO RESPUESTA CORRECTA
Tono Alto Botón Rojo
Tono Medio Botón Azul
Tono Bajo Botón Verde
Tabla 2. Estímulos auditivos y su respuesta correcta
Si la respuesta que da el participante no corresponde al estímulo presentado, ésta
se considera incorrecta, y se registra el tiempo de reacción pero se informa al
experimentador que la respuesta fue incorrecta.
El panel para la presentación de estímulos está compuesto por dispositivos que
permiten la presentación de los estímulos y preestímulos (visuales, por medio de
luces o auditivos, a través de tonos). Recibe las señales de control provenientes
de la unidad de control y de la unidad de reloj para la correcta presentación de los
estímulos. Este módulo es el que hace posible la interfaz visual entre el
participante y el instrumento.
El Preestímulo es un Led de color amarillo de 3 mm. de diámetro. Los estímulos
visuales son tres colores (azul, rojo y verde) cada uno de los estímulos se logra
utilizando tres Led en línea recta horizontal. La distribución de los estímulos en el
panel, se muestra en la figura 9.
Figura 9. Distribución de los estímulos del panel de presentación de estímulos.
30
Los estímulos auditivos se presentan utilizando un parlante de diámetro 5,7 cm. y
potencia 1,5 vatios. Se varia entre tres distintos tonos (alto, medio, bajo), lo que se
hace es variar la frecuencia del sonido, ver Tabla 3.
TONO Frecuencia (Khz.)
Alto 10
Medio 1.6
Bajo 0.307
Tabla 3. Frecuencia de los estímulos auditivos.
3.5 Software para la transferencia de datos.
La transferencia de datos se hace por medio del puerto serial del computador, se
utiliza el protocolo RS232 con un conector DB-9. Para la recepción de los datos
se utiliza el programa Visual Basic, en este programa se realizó una interfaz
grafica para que el experimentador tenga un manejo sencillo de los datos. Dicha
interfaz cuenta con los botones de control que se muestran en la figura 10.
Recibir datos: Al oprimir este botón el experimentador recibe los datos
provenientes del microcontrolador y los almacena en la base de datos. La trama
que se recibe por el puerto serial está en código ASCII. Este comando se encarga
de ordenar los datos que se reciben para almacenarlos en la base de datos y
presentarlos por medio de la interfaz gráfica.
Graficar: Al oprimir este botón el experimentador genera una gráfica con los
tiempos de reacción promedio de cada estímulo, con los datos del participante que
se está mostrando en pantalla, y un resumen de los resultados obtenidos en la
prueba (Ver figura 11). La gráfica aparece en una ventana nueva, la cual tiene un
botón llamado “Volver” con el cual se regresa a la ventana principal.
31
Figura 10. Interfaz gráfica en Visual Basic.
Figura 11. Grafica de los tiempos de reacción promedio de cada estímulo y resumen de resultados.
32
Como se observa en la figura 11, cada una de las barras tiene el color del estímulo
visual correspondiente. En el caso de los tonos, se informa al experimentador qué
color corresponde a cada uno de los tonos, además se le indica al experimentador
si la respuesta del participante fue correcta o incorrecta.
Buscar: El experimentador puede realizar tres distintas búsquedas en la base de
datos desde la interfaz gráfica, puede buscar una prueba por el código o por el
apellido del participante, o por la fecha de la prueba. Una vez realizada la elección
del tipo de búsqueda, el experimentador debe escribir en el espacio en blanco,
que se encuentra al lado derecho del botón “Buscar”, el parámetro que necesita de
acuerdo a la elección realizada; al oprimir este botón, el experimentador busca el
parámetro escrito; si hay varios registros en la búsqueda, el experimentador
simplemente debe volver a pulsar el botón y va encontrando los registros uno por
uno.
Eliminar registro: Con este comando el experimentador puede eliminar el registro
que se encuentra en pantalla.
Copiar datos: Al oprimir este botón el experimentador copia todos los datos de la
prueba realizada al participante que se encuentra en pantalla; esto con el fin de
que pueda copiarlos en cualquier herramienta de Microsoft Office, como Microsoft
Excel, y pueda realizar cualquier tipo de análisis a los datos, sin necesidad de
tener que transportarlos uno por uno de manera manual.
3.7 Descripción de una prueba
3.7.1. Características de una prueba.
Una prueba consta de 40 ensayos y tiene las siguientes características:
1. La prueba puede tener o no preestímulo, si la prueba es programada sin
33
preestímulo, simplemente se realiza cada uno de los ensayos presentando
al participante directamente cada uno de los estímulos a los cuales debe
responder; el experimentador puede introducir tres tiempos que se alternan
entre ensayo y ensayo, además hay un tiempo fijo de 1 segundo entre cada
uno de los ensayos como se ilustra en la figura 12. En caso contrario
(prueba con preestímulo), en cada uno de los ensayos, antes de la
presentación del estímulo se realiza la presentación del preestímulo, éste
le indica al participante que viene un estímulo al que debe responder, el
experimentador puede introducir tres tiempos entre preestímulo y estímulo
que se van a alternar a lo largo de los 40 ensayos de la prueba. Además
hay un tiempo fijo de 1 segundo entre cada uno de los ensayos, como se
muestra en la figura 13. En las figuras 12 y 13 puede observarse que la
única diferencia que hay entre una prueba con preestímulo y una sin éste,
es que en la primera se enciende un led de preestímulo, que no se
enciende en la segunda; el diagrama de tiempos es el mismo, por lo que el
tiempo que alterna durante la prueba, es el mismo en ambos casos.
DIAGRAMA DE TIEMPOS PRUEBA SIN PREESTÍMULO
Figura 12. Diagrama de tiempos prueba sin preestímulo
Estímulo
Respuesta
Inicio de prueba
40 ensayos
T.A T.R T.A T.R
T
T.F T.F T.F
T.F: Tiempo fijo de 1 segundo. T.A: Tiempo que alterna entre 3 opciones elegidas por el experimentador. T.R: Tiempo de reacción (depende del participante).
34
DIAGRAMA DE TIEMPOS PRUEBA CON PREESTÍMULO
Figura 13 Diagrama de tiempos con preestímulo.
2. La prueba puede ser visual, auditiva o visual y auditiva. En el primer caso la
prueba consta de 40 ensayos con estímulos visuales, en cada uno de los
cuales se presenta un estímulo visual que puede ser de color azul, verde o
rojo (el color del estímulo es de selección pseudo-aleatoria del sistema); en
el segundo caso en cada uno de los ensayos de la prueba se presenta un
estímulo auditivo que puede ser de tono alto, medio o bajo (El tono del
estímulo es de selección pseudo-aleatoria del sistema); el último caso es
una combinación de las dos pruebas anteriores: se presentan 40 ensayos
compuestos de 20 estímulos visuales y 20 estímulos auditivos, que varían
de forma pseudo-aleatoria a lo largo de la prueba, intercalándose un
estímulo visual y un auditivo.
3.7.2. Ingreso de datos y programación de la prueba.
Cuando se enciende el instrumento, lo primero que aparece es el menú principal,
en donde se pregunta al experimentador si desea enviar datos al computador o
realizar una prueba; si el experimentador elige realizar una prueba, lo siguiente
que debe hacer es ingresar todos los datos del participante (Apellido, nombre,
sexo, lateralidad, edad y código), por medio del teclado conectado al instrumento;
una vez ingresado esto, comienza la programación de la prueba.
Estímulo
Respuesta
Inicio de prueba
40 ensayos
T.A T.R T.A T.R
T
Preestímulo
T.F T.F T.F
T.F: Tiempo fijo de 1 segundo. T.A: Tiempo entre preestímulo y estímulo alterna entre 3 opciones elegidas por el experimentador. T.R: Tiempo de reacción (depende del participante).
35
Para la programación de la prueba el sistema, por medio del display, le pide al
experimentador que ingrese los siguientes datos:
• Fecha y hora de la prueba.
• Si desea o no Preestímulo.
• Tres Tiempos que se alternan en los 40 ensayos de la prueba (ver figura 12
y figura 13).
• Tipo de prueba que desea (visual, auditiva, visual y auditiva).
4. ESPECIFICACIONES
4.1 Alimentación del sistema.
El sistema es alimentado por un adaptador que tiene de entrada una señal de 120
Vac a 60Hz y salida de 5Vdc con una corriente de 500 mA, brindando la
posibilidad al experimentador de conectarlo en cualquier sitio que tenga una toma
de corriente con estas características.
4.1.1. Especificaciones del adaptador.
Adaptador comercial no regulado
Voltaje de salida del adaptador: 5Vacrms.
Corriente que debe entregar el adaptador: 500mA.
4.2 Especificaciones de los periféricos.
4.2.1. Teclado
Es un teclado comercial convencional XT, con conector PS/2.
36
4.2.2. Cable de conexión entre el computador y el dispositivo
Está compuesto por dos conectores hembra DB-9, conectados uno a uno. Es
importante tener en cuenta que no debe ser un cable null-modem ni cruzado, la
conexión es uno a uno.
Figura 14. Conexión entre el computador y el panel de control
4.3 Especificaciones de memoria.
4.3.1. Memoria temporal
Memoria I2C ref 24LC256 no volátil conectada al microcontrolador.
Se pueden almacenar máximo 15 pruebas.
4.3.2. Memoria de la base de datos.
Pueden almacenarse máximo 2 Gbytes de información en el disco duro del
computador.
37
4.3.3. Cable de conexión entre el panel de respuesta y presentación de
estímulos y el panel de control.
Está compuesto por dos conectores hembra con 15 terminales, conectados uno a
uno. Es importante tener en cuenta que no debe ser un cable null-modem ni
cruzado, la conexión es uno a uno. De estos 15 terminales hay 5 que se
encuentran libres para posibles ampliaciones del instrumento.
4.4 Especificaciones del panel de presentación de estímulos.
Se va a tener un preestímulo de color amarillo. Los estímulos visuales que se van
a presentar son tres colores:
Azul, rojo y verde.
Los estímulos auditivos que se van a presentar son tres tonos como se muestra en
la Tabla 3.
4.5 Especificaciones de la unidad de reloj
• Los tiempos de reacción se miden en milisegundos. El tiempo de reacción
máximo a medir es de 10s (tiempo suficiente para que cualquier persona
responda a un estímulo), en caso de que el participante no de respuesta en
este tiempo el sistema considera que no hubo respuesta e inicia con el
siguiente ensayo.
• El experimentador puede introducir tres tiempos diferentes en milisegundos
que se van a alternar durante la prueba, dichos tiempos se pueden elegir
entre 0,5 s y 10 s.
38
5. DESARROLLO
5.1 Desarrollo del hardware.
La implementación del hardware se realizó según una metodología de trabajo
basada en los siguientes aspectos:
• Documentación
• Diseño previo
• Montaje
• Pruebas por módulo o sección
• Interconexión de bloques
• Diseño del circuito impreso
• Montaje y pruebas en circuito impreso
5.1.1Microcontrolador: PIC 18F452
El microcontrolador combina diferentes aspectos tanto de hardware como de
software, los cuales deben ser desarrollados en forma paralela. Por ejemplo, la
implementación de los módulos internos demanda un estudio previo de sus
características, modos de operación y parámetros de configuración por software,
para así conseguir las especificaciones y funciones del hardware en general.
Como núcleo del proyecto se eligió un microcontrolador PIC 18F452, ya que tiene
las siguientes características relevantes para la implementación del diseño:
• Amplio conjunto de instrucciones
• Cinco puertos de entrada/salida
• Contadores internos y puerto serial
• Capacidad de memoria (32kbytes Flash ROM y 1536 bytes en RAM)
• Bajo costo y disponibilidad en el mercado
• Se puede programar en C
39
El Microcontrolador se encuentra programado de acuerdo al diagrama de flujo
mostrado en la figura 15.
A continuación se describen las características y parámetros configurados en el
PIC18F452 según los módulos utilizados en el proyecto.
5.1.2. Pantalla de cristal líquido (LCD)
Se esta utilizando un LCD de 4 x 20 marca Hitachi que posee un microcontrolador
de referencia HD44780A00. Se optó por esta opción porque es fácil de conseguir
en el mercado y además el tamaño de la pantalla se ajusta perfectamente a los
requerimientos del sistema. En la Tabla 4 se muestra la distribución de terminales
de este LCD.
Terminal # Nombre In/Out Descripción
1 Tierra - Referencia de voltaje a 0 voltios
2 VSS + +5 Vdc. voltaje de alimentación
3 VD
Voltaje de Contraste
In Con este voltaje se controla el contraste de la pantalla,
4 RS In Este terminal es utilizado para diferenciar el tipo de datos que se le envían al LCD, si se están enviando caracteres, RS debe estar en alto; si lo que se envía es una instrucción, RS debe estar en bajo.
5 RW In Dirección del dato. Si se encuentra en alto significa que se lee del LCD, si está en alto quiere decir que se escribe al LCD.
6 E or CE In CE: Si se coloca en alto, dice al LCD que inicie con las operaciones internas basado en las señales RS, RW y los niveles de las señales de los datos.
7-14 Terminales de Datos (8) I/O Datos que van a ser mostrados o los datos de las
instrucciones que van a ser ejecutadas.
Tabla 4. Distribución de terminales de la pantalla (LCD)
40
INICIO
DECLARAR VARIABLES
CONFIGURAR PUERTOS
HABILITAR INTERRUPCIONES
INICIAR LCD
LETRERO “BIENVENIDA”
MENU
DESCARGAR DATOS O PRUEBA BORRAR LOS
REGISTROS
HABILITAR TECLADO
APELLIDO: NOMBRE:
ENTER 2ª
PRUEBA
NO
GUARDAR EN MEMORIA NOM-APELL
SI 2ª ENTER
FECHA: DD/MM/AAAA HORA: HH:MM
ENTER 2ª NO
SI 2ª ENTER
GUARDAR EN MEMORIA
FECHA- HORA
LATERALIDAD I/D SEXO M/F CòDIGO: EDAD:
DESCARGAR
ESPERAR QUE SE COMPLETE LA DESCARGA DE DATOS PARA PODER RECIBIRLOS
41
GUARDAR EN MEMORIA LAT-SEX-COD-EDAD
DESEA PREESTÍMULO
S/N
INGRESE 3 TIEMPOS ENTRE PREESTÌMULO Y ESTÌMULO
INGRESE 3 TIEMPOS ENTRE ESTÌMULO Y ESTÌMULO
SI NO
INGRESE LOS TIEMPOS EN ms 1. 2. 3.
TIPO DE PRUEBA 1. VISUAL Y AUDITIVA
2.VISUAL 3.AUDITIVA
40 ENSAYOS VISUALES 40 ENSAYOS AUDITIVOS 20 ENSAYOS VISUALES Y 20 ENSAYO AUDITIVOS
1.
2.
3.
ALMACENA LA OPCIÒN DE PREESTÍMULO, TIEMPOS Y TIPO
DE PRUEBA
ORGANIZA LA PRUEBA DE FORMA PSEUDO-ALEATORIA
De acuerdo con datos ingresados?
S/N
NO
PRESIONE ENTER PARA INICIAR PRUEBA
SI
DESHABILITAR TECLADO
TECLA STOP
NO
REGRESA AL MENU DE BIENVENIDA
SI
42
Figura 15. Diagrama de flujo del programa del microcontrolador.
PREESTÍMULO
INICIAR TEMPORIZADOR
TEMPORIZADOR
NO
PRESENTA PREESTÍMULO DURANTE 0.5s
SI
SI
INICIAR TEMPORIZADOR
TEMPORIZADOR
NO
PRESENTA ESTÌMULO
SI
NO
TECLA STOP
SI
INICIA TEMPORIZADOR
HABILITA PANEL DE RESPUESTA
HAY RESPUESTA
TECLA STOP
NO
TEMPORIZADOR 10 s
NO
SI
SI
NO
SI
ENVIAR A BASE DE DATOS: TR, PREESTÍMULO,
ESTÌMULO, RTA CORRECTA O INCORRECTA, ETC.
TR = NO RESPUESTA
TERMINÒ PRUEBA?
S/N REGRESA A MENU DE
BIENVENIDA SI NO
REGRESA AL MENU PRINCIPAL
REGRESA A MENU DE BIENVENIDA
43
IMPLEMENTACIÓN
En esta sección se tratan los detalles de funcionamiento en la implementación de
un LCD de 4 líneas de 20 caracteres. Las características principales del
visualizador como son su memoria interna y la interfaz de hardware (asignación de
terminales, bus de datos, bus de control, control del contraste, entre otras) se
pueden revisar en los anexos correspondientes, al igual que los detalles
relacionados con su construcción.
Los terminales del LCD se encuentran conectados como se muestra en la Tabla 5.
Terminal # Nombre Conexión
1 Tierra Conectado a referencia tierra (0 voltios)
2 VSS Conectado a referencia +vcc (5 voltios)
3 VD
Voltaje de Contraste
Conectado a un potenciómetro de 10 KΩ que esta conectado a tierra como se aprecia en la figura 6.
4 RS Es controlado por el terminal No 36 del microcontrolador que corresponde al RB3 (Terminal del puerto entrada salida B del microcontrolador)
5 RW Esta conectado a referencia tierra (0 voltios), para que el LCD siempre reciba datos.
6 E or CE Es controlado por el No. 37 del microcontrolador que corresponde al RB4 (terminal del puerto entrada salida B del microcontrolador)
7-14 Terminales de Datos (8)
Este bus de datos está conectado terminal a terminal al puerto C del microcontrolador.
Tabla 5. Conexión de los terminales de la pantalla (LCD)
Las funciones que debe realizar el LCD se desarrollaron en el software MPLAB,
bajo lenguaje C, basados en los diagramas de tiempos del microcontrolador del
LCD.
Para inicializar el LCD correctamente se tuvieron en cuenta los pasos mostrados
en la tabla 6.
44
Instrucción RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Descripción
Clear Display
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Borrar toda la pantalla y pone el cursor en la esquina superior izquierda de la pantalla, dirección 080h (ver figura 16).
Return home 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * El cursor permanece en la dirección 080h de la pantalla. El contenido de la DD Ram no cambia.
Entry Mode Set
0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S Habilita el cursor para ser movido en cualquier dirección de la pantalla.
Display On/ Off Control
0 0 0 0 0 0 1 D C B Coloca On/Off de toda la pantalla (D), Cursor On/Off (C), and blink of cursor position character (B)
Cursor and Display Shift
0 0 0 0 0 1 SC RL * * Mueve el cursos y modifica la salida de la pantalla cambiando el contenido de la DD Ram.
Function Set 0 0 0 0 1 DL N F * * Coloca la longitud del dato (DL), el número de líneas de la pantalla (N), y la fuente de los caracteres (F).
Write Data 1 0 Write Data Escribe el dato en la DD Ram
Read Data 1 1 Read Data Lee el dato de la DD Ram
ID = 1 Incrementa (+1) ID = 0 Decremento (-1) S = 1 Siguiente cambio de la pantalla SC = 1 Cambio de Pantalla SC = 0 Mueve el cursor RL = 1 Mueve a la derecha RL = 0 Mueve a la izquierda DL = 1 bits:8 DL = 0 bits:4 N = 1 líneas:2 N = 0 líneas:1 F = 1 dots:5x10 F = 0 dots:5x7 BF = 1 Controlador ocupado BF = 0 Contr. Disponible DDRAM = Dato en pantalla de la Ram CGRAM = Generador del carácter usado por la RAM
Tabla 6. Inicialización de la pantalla (LCD)
Para poder escribir en la pantalla, fue necesario tener en cuenta el mapa de
direccionamiento del LCD (ver figura 16), con el fin de escribir en cualquier parte de la
pantalla o poner el cursor en la posición óptima para la escritura de datos.
4 X 20
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F 90 91 92 93
C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF D0 D1 D2 D3
94 95 96 97 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA DB DC DD DE DF E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 Figura 16. Mapa de direcciones de la pantalla (LCD)
45
5.1.3. Teclado.
Para esta interfaz de entrada se utilizó un teclado convencional, para computador,
con puerto PS2, con el fin de tener fácil acceso a su adquisición y aprovechar el
bajo costo de este tipo de teclados en el mercado. Con base en esto, se realizó un
estudio acerca del funcionamiento de este tipo de teclados, la manera en que este
envía los datos, la rapidez con la que lo hace y los códigos que utiliza para cada
carácter o tecla.
En la figura 5 se muestran los terminales que contiene un puerto PS/2 y en la tabla
7 se muestra la descripción de cada terminal:
Terminal Señal E/S Definición
1 KB DATA E/S E/S Datos del teclado
2 NC xxxx Sin conexión
3 GND xxxx Referencia a tierra
4 VCC xxxx Fuente de alimentación
5 KBCLK E/S E/S Reloj del teclado
6 NC xxxx Sin conexión
Cubierta xxxx xxxx Tierra del chasis
Tabla 7. Descripción de los terminales del teclado.
La forma en que el teclado envía los datos es serial y va en sincronismo con un
reloj de 12 kHz que él mismo envía al momento de ser oprimida cualquier tecla;
así, cada bit de las tramas enviadas es identificado con cada borde de bajada del
reloj. Es decir, cada vez que se pulsa una tecla, se envía una trama de 11 bits (8
bits son de datos, uno de paridad y dos para indicar inicio y parada), acompañada
por su reloj de sincronismo. Al momento de ser levantada la tecla se envían dos
tramas: la primera indica que una tecla ha sido soltada, y la segunda indica cuál
tecla fue soltada; ambas tramas van acompañadas de su reloj de sincronismo.
Los 8 bits de datos son llamados Scan Codes, y es la forma en la que se identifica
cada tecla, por ejemplo el Scan Code asignado a la letra “a” es “1C” (en
46
hexadecimal); existe también un Scan Code que indica cuándo una tecla ha sido
levantada y este es el mismo para todas las teclas, ya que lo único que informa es
que se soltó una tecla.
Por cada dato son enviadas tres tramas; el conjunto de éstas se conoce como
ráfaga. Vale la pena mencionar que algunas teclas como “insertar” ó “pausa”
utilizan mas tramas al oprimir y levantar la tecla, sin embargo estas teclas no son
utilizadas para la implementación de este dispositivo, luego no se encuentran
habilitadas.
En la tabla 8, se muestra cómo está interconectado el teclado.
Terminal Conexión
1 Terminal 38 del microcontrolador (RB 5)
2 Sin conexión
3 Referencia a tierra (0 Voltios)
4 Fuente de alimentación (5 Voltios)
5 Terminal 34 del microcontrolador(int 1)
6 Sin conexión
Cubierta Tierra del chasis (0 Voltios)
Tabla 8. Conexión del teclado.
Para poder visualizar los datos provenientes del teclado en la pantalla (LCD), es
necesario pasar del Scan Code a código ASCII. Esto se realiza en lenguaje de
programación C y se explica a continuación:
El microcontrolador recibe una trama de bits como se muestra en la figura 17; se
toma uno a uno los 8 bits de datos en orden de llegada los cuales corresponden a
la tecla oprimida y luego son convertidos en código ASCII. A continuación se
muestra un ejemplo:
Cuando se oprime la tecla “A”, el teclado envía en el bus de datos la siguiente
trama en binario “ 00011100”; cada bit es tomado uno a uno en orden de llegada,
47
primero el bit menos significativo y de último el bit mas significativo. Una vez
almacenado el número completo se compara para detectar cuál fue la tecla
oprimida y se le asigna su correspondiente código ASCII, para el ejemplo al
número 28 se le asignaría la letra “A”.
Figura 17. Trama de bits enviada por el teclado.
5.1.4. Unidad de reloj
El microcontrolador es el encargado de realizar esta labor, y lo hace de la
siguiente forma:
Se utiliza un temporizador interno del microcontrolador (Timer 1), el cual se
incrementa cada vez que hay 16 pulsos de reloj de un oscilador de precisión de
1.00000000 MHz que entra al microcontrolador, a su vez se utiliza un contador
interno que se incrementa cada vez que el temporizador (Timer 1), realiza 31
conteos, la frecuencia con que se incrementa el contador interno esta dada por:
F = 1MHz / (16*31) = 2016.129 Hz
Para lograr la resolución de milisegundos se tomaron 2 conteos del contador
interno obteniendo una frecuencia:
F = 2016.126Hz / 2 = 1008.0645 Hz, y un periodo de:
T = 1 / 1008.0645Hz = 0.992ms.
48
5.1.5. Memoria temporal
Para almacenar los datos de cada una de las pruebas, antes de enviarlos al
computador, se está utilizando una memoria CMOS serial EEPROM 24LC25613,
con la cual el microcontrolador se puede comunicar para almacenar datos usando
el protocolo I2C del mismo, tal como se especifica en el manual de las memorias.
Se eligió este tipo de memoria por las características que presenta:
• Envió de datos serial.
• Utiliza el protocolo de comunicación I2C.
• Las tramas de envío y recepción de datos a la memoria no tienen dificultad,
siempre que se usen las funciones de hardware diseñadas para el manejo
del protocolo en el lenguaje C.
• Es una memoria no volátil.
5.1.6. Panel de respuesta y presentación de estímulos.
En un solo módulo se integró el panel de presentación de estímulos y el panel de
respuesta, para mayor comodidad del participante y del experimentador; este
módulo está interconectado con la unidad de control por un conector de 15
terminales, en la tabla 9 se muestra cómo están conectados los terminales.
13 El manual de esta referencia de memoria esta en los anexos.
49
TERMINAL CONEXIÓN AL PANEL DE RESPUESTA Y
PRESENTACIÓN DE ESTÍMULOS
CONEXIÓN AL PANEL DE CONTROL
1 Referencia a Tierra Referencia a Tierra
2 Preestímulo Terminal 2 del microcontrolador (RA0)
3 Estímulo de color azul Terminal 3 del microcontrolador (RA1)
4 Estímulo de color rojo Terminal 4 del microcontrolador (RA2)
5 Estímulo de color verde Terminal 5 del microcontrolador (RA3)
6 Señal al parlante Terminal 3 del LM 555
7 Pulsador azul Terminal 8 del microcontrolador (RE0)
8 Pulsador rojo Terminal 9 del microcontrolador (RE1)
9 Fuente de Alimentación (+5V) Fuente de Alimentación (+5V)
10 Pulsador verde Terminal 10 del microcontrolador (RE2)
11 NC NC
12 NC NC
13 NC NC
14 NC NC
15 NC NC
Tabla 9. Conexión del conector de 15 terminales
Como se observa en la tabla anterior los terminales 2, 3, 4 y 5 del conector se
encuentran conectados directamente con el microcontrolador; el Terminal 6 está
conectado a un LM555, que es el encargado de variar la frecuencia de la señal de
entrada al parlamente como se muestra en la figura 18. La frecuencia esta dada
por la fórmula F = 1.44 / ((RA + 2RB)*C). Los terminales 7, 8 y 10 tampoco van
conectados directamente al microcontrolador; primero están conectados a un
circuito antirebote implementado con un LM555. Los terminales del 11 al 15, no
están conectados, por lo cual pueden ser utilizados para posibles expansiones del
dispositivo.
50
Figura 18.Diagrama esquemático de la conexión al parlante.
Por medio del panel de presentación de estímulos se le muestran al participante los
estímulos visuales y auditivos a los cuales debe responder. El experimentador
puede elegir entre prueba visual, auditiva o visual y auditiva; la selección de los
colores de los estímulos visuales y de los tonos de los estímulos auditivos en las
pruebas, la realiza el microcontrolador de forma pseudo-aleatoria, esas secuencias
se programaron de la siguiente forma:
Se toman los dos primeros tiempos ingresados por el experimentador (de los tres
que se alternan durante los 40 ensayos de la prueba, ver figuras 12 y 13), de esos
tiempos se toma el primer dígito del primer tiempo, el primer y segundo dígitos del
segundo tiempo y se almacenan en las variables t1a, t1b y t2b respectivamente.
Con estas variables se generan secuencias de tres colores como muestra la tabla
10; en esa tabla debe cumplirse que el valor de t1a y el valor de t2b sean los
indicados para que se genere la secuencia, en caso de que los valores de t1a y
t2b no generen ninguna de las secuencias, se utiliza el valor de t1b (Ver tabla 11).
51
Valor de t1a Valor de t2b Sec. Visual (P1, P2, P3)
1 0 A-R-V
1 5 R-A-V
2 0 R-V-A
2 5 A-V-R
3 0 V-A-R
3 5 V-R-A
4 0 A-R-V
4 5 R-A-V
5 0 R-V-A
Tabla 10. Secuencias de tres colores generadas con t1a y t2b.
Valor de t1b Sec. Visual (P1, P2, P3)
1 A-V-R
2 V-A-R
3 V-R-A
4 A-R-V
5 R-A-V
6 R-V-A
7 A-V-R
8 V-A-R
9 V-R-A
Tabla 11. Secuencias de tres colores generadas con t1b.
Para la prueba auditiva se generan secuencias de tres tonos de la misma forma
que para los estímulos visuales. Cada uno de los colores corresponde a un tono
(Ver tabla 12). Como se puede observar en las tablas 10 y 11, dependiendo de los
valores de t1a, t1b y t2b se generan diferentes secuencias.
LETRA ESTÍMULO VISUAL ESTÍMULO AUDITIVO
V Color verde Tono bajo
R Color rojo Tono medio
A Color azul Tono alto
Tabla 12. Equivalencia entre estímulos visuales y auditivos.
52
5.1.7. Interrupción de “stop”.
En el panel de control, hay un botón de “stop”, que es utilizado por el
experimentador para abortar la prueba, esto se implementó de la siguiente forma:
Cuando el experimentador oprime el botón de “stop” se habilita una interrupción, la
cual se encuentra habilitada sólo durante el desarrollo de la prueba, lo que quiere
decir que si el experimentador oprime “stop” mientras está ingresando los datos del
paciente y de la prueba, no pasa nada; Al oprimir “stop” se ejecuta una rutina que
coloca los tiempos T.F, T.A y T.R en un milisegundo (Ver figuras 12 y 13) y la
dirección de memoria en donde estaba antes de iniciar con el almacenamiento de
datos del participante que se encuentra presentando la prueba en ese momento.
Luego se sigue ejecutando la prueba con esos valores de T.F, T.A y T.R. Para el
experimentador no es visible que se ejecutó la prueba completa porque los tiempos
son muy cortos. Cuando el experimentador ejecute la siguiente prueba, los datos
quedarán almacenados en las posiciones de memoria de la prueba que se abortó.
5.2 Desarrollo del software.
5.2.1 Interfaz gráfica.
Para que el experimentador pueda interactuar con el instrumento desde el
computador, se requiere un software que permita desarrollar aplicaciones
complejas pero con una interfaz sencilla y amigable y que además se acople
perfectamente a la plataforma del sistema operativo de Microsoft Windows.
Teniendo en cuenta lo anterior, se seleccionó Visual Basic 6.0, el cual es un
lenguaje basado en objetos con propiedades y métodos, entre otras características.
Este es un lenguaje de programación visual, también llamado lenguaje de cuarta
generación; esto quiere decir que un gran número de tareas se realizan sin escribir
código, simplemente con operaciones gráficas realizadas con el ratón, sobre la
pantalla.
53
Con la interfaz gráfica se le permite al experimentador recibir los datos
provenientes de la unidad de control, almacenarlos en una base de datos, realizar
búsquedas en esa base de datos, eliminar registros, hacer gráficas y copiar los
datos para poder utilizarlos en otra aplicación de Microsoft Office.
El software desarrollado para la aplicación realiza todas sus transacciones a través
de una interfaz gráfica amigable; es por esto que se hace necesario manejar las
bases de datos por medio de código. La comunicación entre Visual Basic y una
base de datos realizada en Microsoft Access se hace de manera sencilla utilizando
el objeto DAO (Data Access Objects); para poder hacer uso de este objeto es
necesario agregar la referencia Microsoft DAO 3.51 Object Library en Visual Basic
6.0. Al usar DAO, se hace necesario agregar un control “Data” para realizar el
manejo directo de la base de datos desde la interfaz gráfica.
Para realizar la interfaz gráfica se utilizaron los siguientes controles en visual basic
6.0:
• Etiquetas (Label): Este control se utilizó para escribir los letreros necesarios
en la interfaz gráfica, la propiedad que hay que modificar para cambiar la
información que lleva es Caption.
• Data: Con este control se realiza el manejo de la base de datos. Las
siguientes propiedades son las de mayor importancia y las que se deben
modificar para su correcto funcionamiento:
DatabaseName: En esta propiedad se coloca la base de datos que se
va a manejar con este control.
RecordSource: Una vez asignada una base de datos en esta
propiedad se coloca la tabla de la base de datos que va a manejar el
control.
54
• Cajas de texto (TextBox): Por medio de este control el experimentador
puede introducir el código del participante que desea buscar en la base de
datos; además es utilizado para mostrar al experimentador los datos
almacenados en ella. Para realizar esto se deben modificar las siguientes
propiedades:
DataSource: En esta propiedad se debe colocar el nombre del control
Data, que va a manejar la base de datos.
DataField: Una vez asignado el control data con esta propiedad, se
coloca el campo que se desea mostrar con la caja de texto.
• Botones (CommandButton): Este control es utilizado para que el
experimentador ejecute las distintas funciones que realiza la interfaz (Recibir
datos, Guardar datos, Graficar, Copiar datos, Buscar código y eliminar
registro). Cuando se oprime un botón, se habilita el código para que realice
cada una de las funciones.
• PictureBox: Es utilizado para realizar la gráfica con los datos obtenidos de la
prueba.
• MSComm: Este control se utiliza para realizar la recepción de datos por el
puerto serial. Para poder utilizarlo es necesario agregar el componente de
visual basic Microsoft Comm Control 6.0.
• Botón de opciones (OptionButton): Control utilizado para que el
experimentador pueda señalar la llave con la cual desea realizar la
búsqueda.
A continuación se explica cómo se implementaron cada una de las funciones que
realizan los botones de la interfaz gráfica.
55
5.2.1.1 Buscar.
Para realizar este procedimiento se utilizaron las siguientes funciones:
FindFirst: Con esta función, visual basic 6.0 busca la primera
coincidencia en una base datos con una variable de entrada; en este
caso, una caja de texto.
Find Next: Esta función es utilizada para encontrar una coincidencia,
después de que se ha encontrado ya la primera coincidencia.
Lo que se hace es encontrar la primera coincidencia entre lo que se introduce en el
caja de texto, y el campo “Código” de la base de datos; si se encuentra, se busca la
siguiente coincidencia. En caso de no encontrar ningún registro del participante se
le informa al experimentador por medio de un msgbox que no se ha encontrado
ningún registro. De la misma forma se hace si se encontró registro del paciente. Un
msgbox es una ventana que se utiliza para brindar información al usuario.
5.2.1.2 Eliminar Registro.
Esta función lo que hace es eliminar el registro del participante que se encuentra
en la pantalla, se utiliza la función “Delete” para realizar este procedimiento de la
siguiente forma:
Data1.Recordset.Delete
Donde Data1 es el nombre del control data que está manejando la base de Datos,
el Recordset se utiliza para referirse a esa base de datos.
56
5.2.1.3 Graficar.
Con este comando se realiza la gráfica de los tiempos de reacción promedio de
cada uno de los estímulos presentados en la prueba, y de las respuestas correctas
e incorrectas a cada uno de ellos (Ver Figura 11); el experimentador obtiene de
esta gráfica una primera impresión de lo que fue la prueba, y de las características
del participante, para así realizar el análisis que necesite. Para realizar la gráficas
se utilizaron las siguientes funciones en Visual Basic 6.0:
Scale: Función utilizada para ajustar la escala de la gráfica que se va a
realizar.
Line: Esta función se utiliza para dibujar los ejes de la gráfica como líneas.
En general se utiliza para realizar todo tipo de líneas.
Select Case: Se utilizó esta función para realizar varios condicionales y
asignar variables en determinados casos, ejemplo de uso:
Select Case total
Case 1
A = 10
B = 20
Case 2
A = 5
B = 8
Case 3
A = 13
B = 14
End select
En el ejemplo anterior dependiendo del valor de la variable “total” entre 1, 2 y
3, las variables A y B toman los distintos valores mostrados.
57
QBColor(A Mod B): Esta función sirve para realizar las barras de la gráfica
del color deseado, modificando los valores de A y de B, se puede obtener
cualquier color, en la tabla 13 se muestran los colores utilizados en la
gráfica.
Estímulo Color en la gráfica Combinación
Visual verde Verde 2 Mod 8
Visual rojo Rojo 4 Mod 8
Visual azul Azul 14 Mod 18
Visual alto Negro 8 Mod 8
Visual medio Violeta 5 Mod 8
Visual bajo Gris 7 Mod 8
Tabla 13. Colores utilizados en la gráfica de los tiempos de reacción para los estímulos visuales y
auditivos.
Format$(A): Está función devuelve el formato de la variable A; se utilizó para
poder escribir el tiempo de reacción promedio encima de cada una de las
barras.
Print: Función utilizada para escribir o dibujar lo que se desee en el Picture
Box.
Es necesario aclarar que todas las funciones son utilizadas sobre el PictureBox en
el cual ésta se realiza; dicho PictureBox se encuentra en otro formulario de Visual
Basic, para referirse a éste se hace de la siguiente manera:
Form2.tiemporeac.Scale (A, B)-(C, D)
En donde Form2 es el formulario en el cual se encuentra el PictureBox, tiemporeac
es el nombre del PictureBox, y Scale es la función que se está utilizando. En el
formulario en el cual se realiza la gráfica hay un botón llamado “Volver” el cual es
58
utilizado para regresar al formulario inicial, dicho comando se implementó de la
siguiente manera:
Private Sub Volver_Click()
Form1.Show
Form2.Hide
End Sub
La escala de la gráfica va desde cero (0) milisegundos hasta tres mil (3000)
milisegundos, no va hasta (10000) milisegundos porque para la realización de la
gráfica no se están teniendo en cuenta los ensayos que no tuvieron respuesta, y el
tiempo de reacción promedio máximo de un ser humano es de 3 s.
5.2.1.4. Copiar Datos.
Este comando es utilizado para copiar todos los datos de la prueba que se
encuentra en la pantalla, dichos datos vienen separados de la siguiente forma: los
datos del participante y del tipo de prueba (apellido, nombre, sexo, edad,
lateralidad, código, fecha y hora de la prueba, prueba con o sin preestímulo y tipo
de prueba), y vienen separados por comas. A su vez este bloque viene separado
del siguiente bloque de datos, que son los datos del primer ensayo (color o tono del
estímulo, tipo de respuesta, tiempo entre preestímulo y estímulo o tiempo de
estímulo y tiempo de reacción), por un punto y coma. El siguiente bloque de datos
son los datos del segundo ensayo y así sucesivamente hasta 40 ensayos. Cada
uno de los bloques viene separado por un punto y coma y los datos de cada bloque
vienen separados por comas, esto se ilustra mejor en el siguiente ejemplo:
Apellido:,SIERRA VILLAMIL,Nombre:,RODRIGO ANDRES,Codigo:,80092456,Edad:,23,Sexo:,M;Fecha:,23/05/2005,Hora:,09:30,Tipo de prueba:,Visual y auditiva,Preestímulo:,S,Lateralidad:,D;Respuesta,Color o Tono,Tiempo Reaccion(ms),Tiempo entre estímulos(s);C,R,463,502;C,M,1634,501;C,A,778,500;C,B,724,501;C,R,354,502;C,H,338,501;C,V,506,500;C,B,730,502;C,A,412,502;C,M,574,501;C,R,372,500;C,H,889,500;C,R,43
59
0,502;I,B,636,501;C,A,756,500;C,M,896,501;C,V,676,502;C,H,528,500;C,R,350,501;C,B,797,502;C,V,664,502;C,M,420,500;C,R,302,501;N,B,10000,500;C,R,386,502;C,M,672,501;C,V,569,500;C,B,884,501;C,V,502,502;C,H,348,501;C,A,348,502;I,B,628,500;C,V,512,502;C,B,562,501;C,R,458,500;C,M,671,502;C,V,513,501;I,M,560,500;C,R,440,500;C,B,1052,502
La separación de los datos se realiza de esa forma para que el experimentador
pueda copiar los datos en cualquier aplicación de Windows y pueda organizarlos
de una manera útil para realizar el análisis que necesite.
Este comando se implementó de la siguiente forma:
Private Sub Command7_Click()
/*Con las siguientes 2 líneas se coloca en un cuadro de texto la información
de todo lo que se está viendo en pantalla*/
Text167.Text = bloque 1 separado por comas; bloque 2 separado por
comas; bloque 3 separado por comas; … 41 bloques.
Text167.SelLength = Text167.SelLength = Len(Text167)
/* Las siguientes cuatro líneas son utilizadas para seleccionar todo el texto
que se encuentra en el cuadro de texto anterior */
With Text167
.SelStart = 0
.SelLength = Len(.Text)
End With
/*Con las siguientes dos líneas se coloca en el portapapeles el texto
seleccionado para poder ser copiado en cualquier aplicación de Windows*/
Clipboard.SetText Text167.SelText
Call SendMessage(Text167.hWnd, WM_COPY, 0, ByVal 0&)
End Sub
60
5.2.1.5. Recibir datos
Para recibir datos es necesario agregar el componente Microsoft Comm Control 6.0
en Visual Basic 6.0, las propiedades que se utilizan son las siguientes:
Commport: Indica el número del puerto serie usado. Admite los valores de 1
a 255. Cambiando esa propiedad se cambia el puerto de comunicación que
se va a usar.
Settings: Con esta función se indica la velocidad, paridad, número de bits y
bits de stop (parada) que se van a usar en la comunicación. Para la
recepción de datos del sistema se utilizaron las siguientes características:
• Velocidad: 9,600 Baudios.
• Paridad: N (No envía bit de paridad ni hace comprobación de
paridad en la recepción).
• Número de bits: 8 (Se envían/reciben 8 bits por trama de
información).
• Bits de stop (Parada): 1 (Se envía un bit de parada).
InBufferSize: Mediante esta propiedad se establece el tamaño del Buffer
(almacén de datos) de entrada. Este Buffer sirve para poder recibir datos sin
que tenga que intervenir la aplicación continuamente para controlar el puerto
de entrada. Puede conocerse el número de caracteres presentes en el
Buffer de entrada consultando el valor de la propiedad InBufferCount.
RThreshold: Esta propiedad especifica el número de caracteres que deben
estar presentes en el Buffer de Recepción, para que se puedan procesar los
caracteres. El valor que se debe dar a esta propiedad depende de la
aplicación y del tiempo que se quiere que la aplicación esté atendiendo al
puerto de comunicaciones. Se debe pensar muy bien el valor que se le
61
coloca a esta propiedad; si se pone un valor pequeño (1 es el mínimo),
cada vez que reciba un carácter se producirá el evento OnComm. (Vea la
descripción de eventos más adelante). Al producirse este evento, ejecutará
el procedimiento asociado a él, lo que hará perder tiempo a la aplicación,
impidiéndole realizar otras funciones. Si se pone un valor muy alto, el puerto
no avisará que tiene caracteres recibidos hasta que reciba un número igual
al programado en esta propiedad, por lo que no se podrá procesar los datos
recibidos hasta que el buffer tenga ese número de caracteres en su interior.
Para esta aplicación se utilizó el valor de 8 para esta propiedad.
InputLen: Por defecto, cuando se lee el Buffer de recepción, se leen todos
los caracteres, quedando el Buffer vacío. Si se le asigna a esta propiedad
un valor distinto de 0, cada vez que se lea el Buffer de recepción leerá un
número de caracteres igual a esa cantidad, permaneciendo los caracteres
restantes en el Buffer a la espera de una nueva lectura. Asignándole el valor
0 (Valor por defecto), el buffer se lee completo.
PortOpen: Abre el puerto de comunicación. Puede tener los valores True
(Para abrirlo) y False (Para cerrarlo) Si se tiene un MSComm con Nombre
(Name) MSComm1, para abrirlo se ejecuta la siguiente sentencia :
MSComm1.PortOpen = True
Para cerrarlo, se ejecuta :
MSComm1.PortOpen = False
62
5.2.2. Base de Datos.
La base de datos se realizó en Microsoft Access, el cual se utilizó porque puede
almacenar grandes cantidades de información; además el experimentador puede
realizar consultas e informes utilizando adecuadamente esta herramienta, y porque
para el manejo de esta base de datos se utiliza el comando “Data Control” que
posee Visual Basic.
En la tabla 14 se muestra el diseño de la base de datos, realizada para 2 ensayos;
para 40 es lo mismo, con la diferencia de que los campos respuesta, timpor,
tiempog y estímulo van hasta el número 40.
NOMBRE DEL CAMPO TIPO DE DATOS TAMAÑO DEL CAMPO
Apellido Texto 20 Caracteres
Nombre Texto 20 Caracteres
Fecha Texto 10 Caracteres
Hora Texto 5 Caracteres
Código Texto 10 Caracteres
Lateralidad Texto 1 Carácter
Sexo Texto 1 Carácter
Edad Texto 2 Caracteres
Preestímulo Texto 1 Carácter
Respuesta1 Texto 1 Carácter
Tiempor1 Numérico 5 Caracteres
Tiempog1 Texto 5 Caracteres
Estímulo1 Texto 1 Carácter
Respuesta2 Texto 1 Carácter
Tiempor2 Numérico 5 Caracteres
Tiempog2 Texto 5 Caracteres
Estímulo2 Texto 1 Carácter
Tabla 14. Diseño de la base de datos.
Como se puede observar en la tabla anterior, los únicos campos que son
numéricos son tiempor (Tiempo de reacción), ya que con estos tiempos es
63
necesario realizar varias operaciones aritméticas.
6. PROTOCOLO DE PRUEBAS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
6.1 Pruebas realizadas.
Prueba de las secuencias programadas por el experimentador.
Se realizaron diez pruebas para garantizar el buen desarrollo de la secuencia de
presentación de estímulos, la cual depende de los tres tiempos que alternan
durante la prueba como se explicó en el numeral 5.1.5. Además con estas pruebas
se validó el correcto funcionamiento de la interrupción de stop, la cual borra todo
los datos almacenados en memoria, y muestra en la pantalla de cristal líquido el
menú principal. En cada una de las pruebas se almacenó en memoria la secuencia
que debía ejecutarse, y se mostró en la pantalla, para así comprobar que el
instrumento estaba realizando lo que debía, además de esto se validó que el botón
con el que se respondía era el correcto, este dato también se almacenó en
memoria, teniendo en cuenta que sin importar con que botón se respondiera, se
debía registrar el tiempo de reacción, validando si la respuesta era o no correcta.
Para las secuencias de cada prueba se tiene la convención mostrada en la tabla
15.
ESTÍMULO CONVENCIÓN
Tono alto H
Tono medio M
Tono bajo B
Color rojo R
Color verde V
Color azul A
Tabla 15. Correspondencia en letras de los estímulos
64
Prueba No. 1.
Tipo de prueba: Auditiva.
Preestímulo: Si.
Tiempos entre preestímulo y estímulo: 4000 ms, 1000 ms, 9500 ms.
Secuencia: H-M-B-M-H-B-M-H-B-M-H-M-H-M-B-M-M-H-H-M-M-B-H-B-B-B-H-M-B-
B-H-M-B-M-H-B-M-H-B-M.
La prueba se ejecutó correctamente: cuando se respondió con el botón incorrecto,
se apagó el estímulo y se registró el tiempo de reacción, almacenando en memoria
que la respuesta fue incorrecta; la secuencia fue la que se mostró en la pantalla.
Prueba No. 2.
Tipo de prueba: Visual.
Preestímulo: Si.
Tiempos entre preestímulo y estímulo: 1500 ms, 2000 ms, 4600 ms.
Secuencia: A-R-V-V-A-R-A-V-R-V-A-V-A-R-V-V-R-A-A-V-A-R-V-V-R-R-V-A-V-R-A-
R-V-V-A-R-A-V-R-V.
La prueba se ejecutó correctamente, cuando se respondió con el botón incorrecto,
se apagó el estímulo y se registró el tiempo de reacción, almacenando en memoria
que la respuesta fue incorrecta. Además al pulsar el botón de stop en la
presentación del estímulo número 35, se borraron los datos almacenados en
memoria, y se mostró en pantalla el menú principal.
Prueba No. 3.
Tipo de prueba: Visual y auditiva.
Preestímulo: Si.
Tiempos entre preestímulo y estímulo: 1000 ms, 1500 ms, 2000 ms.
Secuencia: R-M-A-H-V-B-V-B-R-M-A-H-R-M-V-B-A-H-V-B-V-M-R-B-R-M-A-H-V-B-
V-B-A-H-R-M-V-M-R-B.
La secuencia fue la mostrada en pantalla. Como se esperaba, se alternó entre un
estímulo visual y uno auditivo; en esta prueba también se probó que el botón de
stop funcionara correctamente, y que todos los pulsadores apagaran el estímulo
65
indicando si la respuesta fue correcta o incorrecta, y registrando el tiempo de
reacción.
Prueba No. 4.
Tipo de prueba: Auditiva.
Preestímulo: No.
Tiempos de gap: 501 ms, 1200 ms, 2000 ms.
Secuencia: H-B-M-B-H-M-B-H-M-B-B-B-H-B-M-B-B-H-H-B-B-M-H-M-M-M-H-B-M-
M-H-B-M-B-H-M-B-H-M-B.
Esta prueba se realizó sin preestímulo y todos los estímulos presentados
estuvieron correctos. También se válido que el botón de stop funcionará
correctamente.
Pruebas de los tiempos ingresados por el experimentador para la realización
de la prueba.
Se utilizó el osciloscopio para validar que los tiempos ingresados por el
experimentador fuesen los que transcurrieran en la prueba; lo que se hizo fue
colocar una de las puntas del osciloscopio en el Terminal donde esta el preestímulo
y la otra punta en el Terminal donde esta el estímulo. Para esta medición no es
necesario utilizar un instrumento de alta precisión debido a que este tiempo no
necesita tener una alta resolución, lo realmente importante es que el tiempo sea
preciso y no exacto, y esto se está garantizando al utilizar un oscilador de
1.00000000 MHz. para generar el reloj.
66
Prueba No.5.
Tipo de prueba: Visual.
Preestímulo: Si.
Tiempos entre preestímulo y estímulo: 1000 ms.
Escala vertical: 5V/Div.
Escala horizontal: 250ms/Div.
Preestímulo:
Estímulo:
Figura 19. Prueba No. 5. Medición tiempo entre preestímulo y estímulo
Como se puede observar en la figura 19. El tiempo que dura encendido el
preestímulo es de 500ms, y el tiempo entre preestímulo y estímulo es de 1000ms
como se esperaba.
Prueba No.6.
Tipo de prueba: Auditiva.
Preestímulo: Si.
Tiempos entre preestímulo y estímulo: 2500 ms.
Escala vertical: 5V/Div.
Escala horizontal: 500ms/Div.
Preestímulo:
Estímulo:
Figura 20. Prueba No. 6. Medición tiempo entre preestímulo y estímulo.
67
Prueba del tiempo entre la finalización de un ensayo y la presentación del
preestímulo del siguiente ensayo.
Se considera que un ensayo ha terminado en el instante en que el participante da
respuesta al estímulo o cuando pasan diez segundos después de haber sido
presentado el estímulo. El tiempo entre la finalización de un ensayo y la
presentación del preestímulo del siguiente ensayo, es un tiempo fijo de valor 1
segundo, en esta prueba se valida que eso sea correcto. Esta medición se realizó
de la misma forma que en las dos pruebas anteriores.
Prueba No.7.
Tipo de prueba: Visual y auditiva.
Preestímulo: Si.
Tiempos entre preestímulo y estímulo: 2500 ms.
Escala vertical: 5V/Div.
Escala horizontal: 250ms/Div.
Preestímulo:
Estímulo:
Figura 21. Prueba No.7. Medición tiempo entre la finalización de un ensayo y la presentación del
preestímulo del siguiente ensayo.
Como se puede observar en la figura 21. el tiempo es de un segundo, tal como se
esperaba.
Pruebas de resistencia y confiabilidad del instrumento.
Se realizaron 50 pruebas consecutivas distintas con el instrumento terminado, para
68
validar el correcto funcionamiento del mismo, la transferencia de datos al
computador, la confiabilidad del instrumento y encontrar posibles errores.
Cada una de las 50 pruebas se realizó distinta a las demás; se simularon
situaciones tanto comunes, como las poco probables para garantizar que el
instrumento funcionará correctamente. Se probó que los datos se almacenarán
correctamente en memoria, que al oprimir varios pulsadores el sistema no falle,
que al responder al estímulo antes de su aparición o al responder varias veces al
mismo estímulo la prueba continuará normalmente, que el pulsador de stop
funcionará bien y además se apagó el equipo en varios momentos de la prueba y
se validó que al volverlo a prender sólo se pierdan los datos de la prueba que
estaba en curso.
Las 50 pruebas se enviaron al computador en grupos de 1 a 15 pruebas, para
validar el correcto funcionamiento del software encargado de recibir los datos. Una
vez recibidos los datos, se probó que los botones de graficar, copiar, eliminar
registro, buscar y cerrar funcionarán correctamente.
El equipo estuvo en funcionamiento aproximadamente 8 horas, el panel de
respuesta soportó los golpes al responder, los estímulos y el preestímulo nunca
dejaron de funcionarán, al igual que el panel de control.
A lo largo de la prueba se fueron encontrando errores e inconvenientes que se
lograron corregir volviendo a programar el microcontrolador, y modificando el
programa de la interfaz gráfica en el caso de la transferencia de datos. Se
encontraron errores en el almacenamiento de datos, en la forma y en los intervalos
de dirección que se estaban almacenando. Además se encontraron problemas
cuando el participante respondía antes de la presentación del estímulo. Todo esto
se corrigió modificando el programa del microcontrolador. Para la recepción de los
datos se tuvieron problemas cuando se enviaban varios pacientes, ya que no había
ningún carácter especial que separara una prueba de otra. Lo que se hizo fue
69
separar cada una de las pruebas por un asterisco ( * ), y modificar el programa de
la interfaz gráfica y del microcontrolador.
6.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS
De acuerdo a los objetivos planteados en el anteproyecto, los resultados obtenidos
en el proceso de diseño y construcción del “Sistema automatizado para la medición
de tiempos de reacción en el estudio de procesos de memoria, percepción,
atención, sensación, inteligencia y pensamiento” son satisfactorios y cumplen lo
propuesto. Se logró automatizar el procedimiento para medir tiempos de reacción
en los seres humanos con resolución de milisegundos.
El equipo está en capacidad de realizar pruebas visuales, auditivas y visuales
auditivas. Además se pueden variar los intervalos de tiempo de presentación de los
estímulos. La respuesta del participante depende del estímulo presentado y se
valida si las respuestas son correctas e incorrectas.
Se redujo a uno el número de personas que intervienen en la ejecución de cada
experimento respecto a la forma convencional existente en el laboratorio de
psicología de la Pontificia Universidad Javeriana en donde se necesita por lo
menos 3 personas para realizar una prueba.
Se diseñó un instrumento ergonómicamente cómodo tanto para el experimentador,
como para el participante, con el fin de mejorar la toma de muestras, y facilitar al
psicólogo el transporte del instrumento a distintos lugares.
Se diseñó un software para realizar la transferencia de datos de manera ordenada
al computador, brindándole la posibilidad, al experimentador, de almacenar todos
los datos en una base de datos realizada en Microsoft Access, además de poder
realizar gráficas, análisis y transporte de datos a otras aplicaciones de Microsoft
Office.
70
Se redujo el tiempo requerido en la toma de muestras y en la ejecución total del
experimento respecto a la forma convencional existente en el laboratorio de
psicología de la Pontificia Universidad Javeriana, ya que el instrumento realiza 40
ensayos consecutivos que corresponden a una prueba, y el experimentador
necesita programar la prueba, no cada uno de los ensayos.
A continuación se muestra la tabla de costos dada en el anteproyecto, y una tabla
comparativa entre lo presupuestado y lo gastado en el desarrollo del proyecto:
71
Tabla 16. Tabla de costos dada en el anteproyecto.
Recursos Humanos Hora por persona Valor hora semanas total Director del trabajo de grado 2 horas semanal $ 50.000 20 $ 2.600.000
Asesor 2 horas semanal $ 40.000 20 $ 1.600.000
Desarrolladores 40 horas semanal $ 10.000 20 $ 8.000.000
$ 12.200.000
Recursos, Equipos y componentes
Cantidad Valor unitario Valor Depreciación
total
Computador 1 $ 2,500.000 $ 250.000 $ 250.000
Osciloscopio 1 $ 4.500.000 $ 450.000 $ 450.000
DVM 1 $ 950.000 $ 95.000 $ 95.000
Fuente de alimentación 1 $ 1.150.000 $ 115.000 $ 115.000
Microcontrolador 1 $ 40.000 $ -------------------
$ 40.000
Software de programación 1 $ 1.500.000 $ -------------------
$ 1.500.000
Circuitos integrados Varios $ -------------------
$ 100.000 $ 100.000
Componentes varios Varios $ -------------------
$ -------------------
$ 200.000
Circuitos impresos Varios $ -------------------
$ -------------------
$ 100.000
Herramientas Varios $ -------------------
$ 200.000 $ 200.000
$ 3.050.000
Papelería Cantidad Valor unitario total Fotocopias 1000 $ 35 $ 35.000 Papel 2 resmas $ 10.000 $ 20.000 Cartuchos de impresora 2 $ 60.000 $ 120.000 Empaste 3 $ 5.000 $ 15.000 Discos compactos 10 $ 1.000 $ 10.000 Memoria USB (256M) 1 $ 150000
(Depreciación) $ 150.000
$ 350.000
Otros Cantidad Valor unitario total Servicios de información $ 10.000
(semanal) $ 200.000
Imprevistos $ 300.000 $ 500.000
TOTAL COSTOS $ 16.310.000
72
Tabla 17. Tabla comparativa entre lo presupuestado y lo gastado.
RECURSOS HUMANOS HORAS x PERSONA
VALOR HORA PRESUPUESTADA
VALOR HORA REAL
TOTAL PRESUPUESTADO
TOTAL REAL
Directores del proyecto 23semanas * 2h*2 50.000 50.000 2.600.000 4.600.000
Asesor 23semanas *1h 40.000 40.000 1.600.000 920.000
Investigadores 31semanas*30h*3 10.000 7.000 8.000.000 19.530.000
Total Recursos Humanos 12.200.000 25.050.000
EQUIPO
CANTIDAD
VALOR UNIDAD PRESUPUESTADA
VALOR UNIDAD REAL
TOTAL PRESUPUESTADO TOTAL REAL
Alquiler de computador (con licencias de software) y equipo de laboratorio (alquiler por 4 meses)
-----------
500,000/mes
500,000/mes
2.000.000
2.000.000
LCD 1 20.000 100.000 20.000 100.000
Microcontrolador 1 40.000 20.000 40.000 20.000
Memoria 1 15.000 9.000 15.000 9.000
Teclado de PC 1 20.000 15.000 20.000 15.000
Cajas 2 50.000 60.000 100.000 120.000
Circuito impreso 2 50.000 40.000 100.000 80.000
Botones resistentes a golpes
4 7.000 6.000 28.000 24.000
Pulsadores 4 1.000 1.500 4.000 6.000
Otros Componentes -------- 673.000 -------- 673.000 120.000
TOTAL EQUIPO 3.050.000 2.494.000
PAPELERIA
CANTIDAD PRESUPUESTAD
A
CANTIDAD REAL
VALOR UNIDAD
TOTAL PRESUPUESTADO
TOTAL REAL
Fotocopias 1000 600 35 35.000 21.000
Papel 2 resmas 1 resma 15.000 20.000 15.000
Cartuchos de impresora 2 2 10.000 120.000 20.000
Empaste 3 3 5.000 15.000 15.000
Discos compactos 10 10 1.000 10.000 10.000
Memoria USB (256M) 1 1 150.000 (Depreciación)
150.000 (Depreciación)
150.000
TOTAL PAPELERIA 350.000 231.000
OTROS
Servicios de información. 200.000 100.000
Imprevistos 300.000 100.000
TOTAL OTROS 500.000 200.000
TOTAL COSTOS 16.310.000 27.975.000
73
7. CONCLUSIONES
Este dispositivo es una herramienta innovadora para la psicología experimental en
el país y abre las puertas para impulsar tecnología en esta área con el fin de
mejorar otro tipo de herramientas que se utilizan para diferentes propósitos.
El desarrollo del trabajo de grado cumplió con los objetivos propuestos en su inicio;
como resultado se tiene un dispositivo confiable capaz de medir tiempos de
reacción con resolución de milisegundos, el cual tiene varias aplicaciones en el
área de psicología.
El dispositivo es un instrumento portátil que permite su fácil transporte, es sencillo
de utilizar y está construido pensando en la comodidad del usuario y en la buena
presentación del dispositivo. Todos los componentes son fáciles de conseguir en
caso de que el instrumento presente algún daño.
Aunque el dispositivo cumple con los objetivos propuestos es susceptible a alguna
de las siguientes mejoras:
• Tener la posibilidad de elegir el número de ensayos para la realización de
una prueba.
• Poder cambiar el pulsador de respuesta según el estímulo a mostrar,
ejemplo, si se presenta un estímulo rojo, que la respuesta correcta sea el
pulsador azul.
• Ponerle intensidad de volumen y la posibilidad de audífonos al parlante.
74
• Una posible conexión a un ICD2 para actualizar el microcontrolador del
dispositivo y mejorar el desempeño del mismo, sin la necesidad de abrir el
aparato.
• Brindar al experimentador la posibilidad de eliminar pruebas desde el
teclado, sin necesidad de enviar los datos al computador.
75
8. BIBLIOGRAFÍA
LAFAYETTEINSTRUMENT, Aviation Psychology Test Battery , consultado el 14 de Agosto de 2004 en http://www.lafayetteinstrument.com/schuhfried.htm LAFAYETTEINSTRUMENT, Multi-Choice Reaction Time Apparatus Model 63014, consultado el 14 de Agosto de 2004 en http://www.lafayetteinstrument.com/monthlyspecials_lifesci.html LAFAYETTEINSTRUMENT, Reaction Time/Movement Time Panel with psymcon control Model 35600, consultado el 14 de Agosto de 2004 en http://www.lafayetteinstrument.com/psychomo.htm LAFAYETTEINSTRUMENT, Reaction/Movement Timer Model 63017, consultado el 14 de Agosto de 2004 en http://www.lafayetteinstrument.com/monthlyspecials_lifesci.html MILLENSON, Jr. Principios de análisis conductual. Trillas, México D.F, 1977, 513 p. PSYMTEC, LA70295 Superlab, consultado el 14 de Agosto de 2004 en http://www.psymtec.com/catalogo_psicologia/psicolog%EDa_experimental.htm REDRRPP, Automatic Projection Tachistoscope Model 41010 , consultado el 14 de Agosto de 2004 en http://www.redrrpp.com.ar/modules.php?name=Encyclopedia&op=content&tid=480 RODGERS, Kimberly. ZUCCOLOTTO, Anthony. MEL Professional Language reference guide. Psychology Software Tools, Inc, Pittsburgh, 1996, 22 p. UNDERWOOD, Benton. Psicología Experimental. Trillas, México D.F, 1972, 773 p. VAISSIÉRE, Julio de la. y PAMES, Fernando. Psicología Experimental. 3ª Edición. Eugenio Subirana S.A, Barcelona, 1952, 725 p. WOODWORTH, Roberts. y SCHLOSBERG, Harold. Psicología Experimental. Eudeba, Buenos Aires, 1964, Tomo I, 948 p.
76
A1. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL SISTEMA PARTE I.
77
A1. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL SISTEMA PARTE II.
