专利名称：一种基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动控制技术领域，涉及一种基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统。
背景技术：
随着科学技术的进步和发展，新型玩具层出不穷，声光电一体的遥控玩具早已经成为市场的主流，人们在发展传统玩具产业的同时也在积极拓展新的玩具产业，智能玩具因此成为了各大玩具厂商新的发展目标。相较于传统智能玩具，脑电控制智能玩具具备先天的巨大优势。传统智能玩具需要玩家具备一定的动手能力和理论基础，这就限定了传统智能玩具只能是大人或者青年科技爱好者的专属产品。而脑电控制玩具则不具备以上的限制，并且，脑电控制玩具以其独特新颖的控制方式得到了少年儿童的喜爱。脑电控制玩具不仅仅是玩具在形式和技术上的一个创新，有幼教专家就表示，其通过脑电波来控制玩具的表现形式，一定程度对培养孩子脑部与手部的协调，以及诱导孩子集中注意力从而在治疗 ‘儿童多动症’方面将起到一定的疗效。目前，国内家长对玩具在‘益智’方面的要求越来越高，脑电玩具的出现，无疑将是引领了新一代玩具产品的趋势。基于脑电的玩具控制方式，是一种比较直接的人与玩具交互方式，将用户的注意力程度通过受控玩具速度大小的改变集中反映，更直观、更符合用户心智模型。脑电是大脑神经电活动过程中产生的大约几十微伏的电位，传统脑电设备大多应用于科学研究、医疗设备，现阶段国内还没有厂商将脑电控制设备应用于消费级民用产品，并大都存在如下问题(1)需要佩戴电极帽并涂抹导电膏，不方便用户使用，每次使用都很复杂繁琐，用户体验不好；(2)价格非常昂贵，整套脑电设备在几十万到上百万不等，普通消费者不能承担这个价格；(3)采集到的脑电信号需要专门的软件和硬件进行解读，并且输出的大多是专业的数据和波形图，这就限定了使用者只能是专业领域的科研人员或者医务人员，普通民众无法很好的使用脑电设备。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统。本实用新型通过以下技术方案实现本实用新型提供了一种基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统，包括头戴式脑电处理系统和耳机主体，头戴式脑电处理系统内嵌于耳机主体之中。所述的头戴式脑电处理系统包括脑电信号采集模块、脑电信号处理模块和无线发射模块；脑电信号采集模块采集用户的脑电信号，并将该脑电信号输入至脑电信号处理模块，脑电信号处理模块将处理后的数字信号输入至无线发射模块，无线发射模块将控制信号发送给受控设备。所述的耳机主体为ABS、PPC制的头戴的耳机外壳。[0009]本实用新型的有益效果可用于多种玩具和电子产品的设备控制，灵活、方便，可以满足不同设备和遥控玩具的控制需要。
图1为本实用新型结构示意图。图2为脑电玩具遥控小车脑电信号采集和处理电路电路图。图3为脑电玩具遥控小车TGAM脑电芯片连接电路电路图。图4为脑电玩具遥控小车头戴耳机miniUSB电路电路图。图5为脑电玩具遥控小车头戴耳机锂电池充电电路电路图。图6为脑电玩具遥控小车头戴耳机RF无线发射电路电路图。图7为脑电玩具遥控小车头戴耳机SWIM调试电路电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施实例对本实用新型作进一步描述如图1所示，基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统，主要包括头戴式脑电处理系统和耳机主体，头戴式脑电处理系统内嵌于耳机主体之中。所述的头戴式脑电处理系统包括脑电信号采集模块、脑电信号处理模块和无线发射模块；脑电信号采集模块采集用户的脑电信号，并将该脑电信号输入至脑电信号处理模块，脑电信号处理模块将处理后的数字信号输入至无线发射模块，无线发射模块将控制信号发送给受控设备。通过放置在人体头部大脑前额的采集干电极来采集用户的脑电信号， 采集信号的过程中，通过相应的信号放大，信号去噪，等一系列滤波处理后，输入脑电微处理器芯片中转换为数字信号，并通过无线发射模块发送到小车上的小车运动控制设备中。所述的耳机主体为ABS、PPC制的头戴的耳机外壳。本实用新型选取寻径玩具小车为受控设备，其具体工作过程为当用户要控制玩具小车的前进和速度大小的时候，不用进行任何肢体和语言的动作，只要集中注意力或者是尽量放松，大脑前额的头皮上对应的感觉区电极记录的脑电信号中α脑电波就会产生相应的变化，脑电处理系统接受到脑电信号后，通过分析脑电信号中α脑电波数值的变化，可以识别出用户的注意力集中度的大小，并将其转换为“专注度”和“放松度”两个特地的数值并输出给小车控制电路，小车控制模块将其与特点的速度值大小进行匹配，并结合小车寻径模块中路径信息，控制小车的速度大小和行进方向。如图2、3所示，脑电玩具遥控小车脑电信号采集和处理电路是由脑电采集处理芯片和耳机单片机组成的，脑电采集处理芯片负责将得到的脑电信号进行采集并处理，耳机单片机则将得到的处理信号进行匹配和转换。Think Gear脑电处理芯片Pl接口处1脚、2 脚与采集干电极相连；3脚与GND相连；4脚、5脚与基准干电极相连。Think Gear脑电处理芯片P3接口处1脚与GND相连；2脚与VCC相连；3脚与STM8S103F3单片机2脚相连；4脚与STM8S103F3单片机3脚相连。Think Gear脑电处理芯片P4接口处1脚与3. 3V电源正极相连；2脚与3. 3V电源负极相连。STM8S103F3单片机2脚与Think Gear脑电处理芯片 3脚相连；STM8S103F3单片机3脚与Think Gear脑电处理芯片4脚相连；STM8S103F3单片机4脚与SWIM调试接口 4脚相连；STM8S103F3单片机7脚与GND相连；STM8S103F3单片机8脚与电容C2 —端相连，C2电容另一端与GND相连；STM8S103F3单片机9脚与VCC和电容 Cl 一端相连，电容Cl另一端与GND相连；STM8S103F3单片机10脚与CC2500无线通讯芯片 8脚相连；STM8S103F3单片机11脚与CC2500无线通讯芯片7脚相连；STM8S103F3单片机 12脚与CC2500无线通讯芯片5脚相连；STM8S103F3单片机15脚与CC2500无线通讯芯片 3脚相连；STM8S103F3单片机16脚与CC2500无线通讯芯片2脚相连；STM8S103F3单片机 17脚与CC2500无线通讯芯片4脚相连；STM8S103F3单片机18脚与SWIM调试接口 2脚相连；STM8S103F3单片机20脚与LEDl的正极相连，LEDl的负极与电阻Rl的一端相连，电阻 Rl的另一端与GND相连。如图4所示，脑电玩具遥控小车头戴耳机miniUSB电路是用于耳机充电的接口电路。miniUSB接口 1脚与充电锂电池接口 4脚相连；miniUSB接口 5脚、6脚、7脚与GND相连。如图5所示，脑电玩具遥控小车头戴耳机锂电池充电电路是脑电头戴耳机的主要供能模块，由充电锂电池和相应的充电电路组成。LTC40M锂电池充电芯片1脚与电阻 R2 一端相连，电阻R2另一端与LEDl负极相连；LTC40M锂电池充电芯片2脚与GND相连； LTC40M锂电池充电芯片3脚与Li接口 1脚相连，Li接口 2脚与GND相连；LTC40M锂电池充电芯片4脚与LEDl正极、miniUSB接口 1脚、电容C3 —端相连，电容C3另一端与GND 相连；LTC40M锂电池充电芯片5脚与电阻R3 —端相连，电阻R3另一端与GND相连。如图6所示，脑电玩具遥控小车头戴耳机RF无线发射电路是头戴耳机和小车主体无线通讯的主要组成部分之一，无线模块将得到的转换好的控制信号通过RF无线发送芯片发送到小车控制系统，小车控制系统通过得到的信号进行小车运动控制。无线发射装置包括CC2500射频传输芯片及其外围电路。CC2500无线通讯芯片1脚与VCC相连；CC2500无线通讯芯片2脚与STM8S103F3单片机16脚相连；CC2500无线通讯芯片3脚与STM8S103F3 单片机15脚相连；CC2500无线通讯芯片4脚与STM8S103F3单片机17脚相连；CC2500无线通讯芯片5脚与STM8S103F3单片机12脚相连；CC2500无线通讯芯片6脚与GND相连； CC2500无线通讯芯片7脚与STM8S103F3单片机11脚相连；CC2500无线通讯芯片8脚与 STM8S103F3单片机10脚相连。如图7所示，脑电玩具遥控小车头戴耳机SWIM调试电路是头戴耳机调试的主要接口。SWIM调试接口 1脚与VCC相连；SWIM调试接口 2脚与STM8S103F3单片机16脚相连； SffIM调试接口 3脚与GND相连；SWIM调试接口 4脚与STM8S103F3单片机4脚相连。
权利要求1. 一种基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统，包括头戴式脑电处理系统和耳机主体，其特征在于所述的头戴式脑电处理系统内嵌于耳机主体之中；所述的头戴式脑电处理系统包括脑电信号采集模块、脑电信号处理模块和无线发射模块；脑电信号采集模块采集用户的脑电信号，并将该脑电信号输入至脑电信号处理模块，脑电信号处理模块将处理后的数字信号输入至无线发射模块，无线发射模块将控制信号发送给受控设备；所述的耳机主体为ABS、PPC制的头戴的耳机外壳。
专利摘要本实用新型涉及一种基于脑电控制技术的脑电信号采集耳机系统。本实用新型包括头戴式脑电处理系统和耳机主体，头戴式脑电处理系统内嵌于耳机主体之中。头戴式脑电处理系统包括脑电信号采集模块、脑电信号处理模块和无线发射模块；脑电信号采集模块采集用户的脑电信号，并将该脑电信号输入至脑电信号处理模块，脑电信号处理模块将处理后的数字信号输入至无线发射模块，无线发射模块将控制信号发送给受控设备。本实用新型可用于多种玩具和电子产品的设备控制，灵活、方便，可以满足不同设备和遥控玩具的控制需要。
文档编号H04R1/10GK202315311SQ20112046942
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者周洪杰, 黄琦 申请人:杭州尚想科技有限公司