混沌科学的广泛研究应该得益于20世纪60年代泛的研究(Lorenz)蝴蝶效应。混沌信号具有初始敏感性、内部随机性、通用性和边界性的特点。近年来，它得到了深入的研究和探索，并开始广泛应用于信号处理、保密通信、生物医学等领域，特别是医疗器械的应用。科学研究表明，生物体是一个高度非线性系统，而非线性系统的运动通常表现出混乱，人体的生理活动表现出许多混乱。因此，对混沌信号源的研究对生物医学的研究具有重要意义。
1 混沌信号产生的数学建模和模拟
1．1 混沌信号系统数学模型的选择
在设计中，考虑到人体生理活动本身也是一个混乱的系统，主要是为了产生一个具有混乱特征的信号源来调节人体的生理活动，因此设计采用了最经典的Lorenz混沌模型产生信号。它的数学模型如(1)所示。σ=10，b=8／3，r=系统在28点进入混乱状态。Lorenz方程可以表示为(2)。
代入值：
1．2 基于Matlab／Simulink的Lorenz模拟混沌系统
Simulink是Matlab该软件的附加组件为用户提供了一个建模和模拟的工作平台。它使用模块组合来创建动态系统的计算机模型，其重要的特点是快速和准确。对于复杂的非线性系统，效果更为明显。基于其用户交互接口Windows模型图形输入，即用户只需要知道这些模块的输入/输出和功率，而不需要检查模块内部是如何实现的。通过调用这些基本模块，它们可以构成所需的系统模型（以便mdl存取文件)，然后进行模拟和分析。在Matlab／Simulink在环境中创建模拟模型，如图1所示，运行模拟后，可获得混沌系统时域波形和相轨图模拟结果，如图2所示。
2 基于PIC16F877A混沌信号发生器的硬件设计
基于最经典的Lorenz混沌方程，输出电压U，W代替Lorenz混沌系统中的两个变量x，z；利用单片机PIC16F877A软件编程方法产生二路数字混沌信号，再经D／A将其转换为模拟混沌信号、电压放大和低频信号，然后进行功率放大，以获得可用于生物医学的混沌信号源。具体框图如图3所示。
2．1 产生数字混沌信号
混沌信号的产生方法很多，可以利用模拟元件进行产生模拟混沌信号，也可用采用单片机或DSP使用软件法生成数字混沌信号等芯片。由于数字方法具有保密性好、电路简单、信号稳定等优点PIC单片机硬件系统设计简单，指令系统设计简洁，电路采用PIC16F877A以单片机为主芯片，电路如图4所示。系统时钟采用标准4 MHz晶体振荡模式XT，采用复位电路MCLR人工复位外部低电平信号，单片机I／O端口B和C混沌数字信号分别输出。
2．2 D／A转换电路
混沌信号与低频音乐信号混频，AM因此，数字混沌信号必须转换为数字/模，并在电路中使用DAC0832进行D／A如图5所示。
C3和C4.滤波电容器主要用于高频和低频滤波，10英尺和3英尺分别连接数字和模拟，以减少数字/模拟接地干扰D／A将电压信号转换为从第11脚输出的交流电流。
2．3 电压放大电路
由于PIC产生的信号相对较弱，必须放大电压，使用LM如图6所示，386进行电流一电压转换和电压放大。信号通过U通过5实现电流一电压转换电路RP取样2电位器，然后通过U6放大电压，输出到后一级电路。
2．4 调制电路
由于音乐旋律本身也是一种混沌信号，因此该设计主要从PIC16F877A调制产生的混沌高频信号、音乐语音信号和极低频信号，获得混沌音乐信号，制器作为医疗器械的信号源，推动输出装置。
2．5 电源放大电路
调制后的信号功率相对较小，必须通过功率放大来驱动负载。三极管或CMOS放大场效应管的功率。
3 基于PIC16F877A软件设计的混乱信号源
PIC16F877A芯片的主程序流程如图7所示。
工作流程如下：上电后PIC芯片初始化，检查主控制微机是否发出包含参数配置信息的指令信号：如果没有，继续查询；如果有，接收指令信号，根据主控制微机发送的信号判断混沌方程的类型和参数，解决混沌方程，得到混沌方程某一时刻浮点格式的值。将其转换为PIC控制数据格式的芯片可接受。为了实现不同的频谱展宽效果，需要相应的加上不同的延时。然后写入数据PIC判断程序是否结束的芯片。如果没有结束，程序将返回并继续解决下一个离散时间点的混沌方程。
4 混沌信号发生器的调试效果
为验证混沌信号源输出信号的正确性，根据混沌信号发生器电路板的布线结果安装调试元件，用信号器观察。在混频器中加载音乐信号和极低频信号PIC16F877A混沌信号混频，送到调制器调制。功率放大后，调制混沌信号U的输出结果(u-t)如图8所示。从输出结果可以看出，信号具有明显的混乱特征。这说明输出的混沌调制信号是正确的。
5 结 语
混沌是继相对论和量子力学之后的20世纪第三次革命，近年来得到了广泛的应用。混沌信号的生成、基本特征和生物医学的应用将成为未来的主要前沿研究方向，包括心脏混沌控制、脑电信号混沌控制等，所有这些研究都是基于非线性混沌信号和生物混沌控制，需要进一步探索和发展。