一种基于脑电进行声光控制并同步输出脑电数据的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于脑电进行声光控制并同步输出脑电数据的装置，主要应用于心理训练、生物反馈训练等领域。
【背景技术】
[0002]人类的大脑无时无刻不在产生脑电信号，这些自发的生物电信号的频率变动范围通常在0.1HZ-50HZ之间，根据其频率不同可划分为Delta波、Theta波、Alpha波、Beta波、6&_&波等多种类型。通过对这些脑电信号的分析，可以提取出反映大脑活动的很多信息，如注意力水平、放松程度、紧张程度、疲劳程度等。从脑电信号中提取的这些信息可以应用于心理状态检测、生物反馈训练等领域，如注意力训练、放松调节训练等。而通过对这些信息的记录和分析，还可以进一步对训练效果进行评价，改进训练方法。目前存在通过脑电信号对灯光颜色进行控制的装置，如专利CN201310289586公开了一种基于脑波控制的智能LED变色灯及其智能控制方法，但此方法功能单一，仅实现了脑电对LED灯光的变化控制。而在实际应用领域，需要在进行脑电控制的同时对脑电数据进行实时观察和记录，以便于对训练效果进行分析和评价。且仅通过灯光变换来反映脑电数据的变换对设备的使用环境有较大局限性，如在放松调节训练中需要闭目冥想，则此时使用者即无法观察到灯光的变化。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的，在于提供一种基于脑电信号同时对声音和灯光进行控制的装置，并且此装置可同步输出脑电数据，使得上位机可以接收这些脑电数据进行同步显示和实时记录。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种基于脑电进行声光控制并同步输出脑电数据的装置，包括便携式脑电头戴和声光控制单元，所述的便携式脑电头戴包括脑电采集模块和无线数据发送模块，所述的声光控制单元包括无线数据接收模块、嵌入式微处理器、声音驱动模块、扬声器、灯光控制模块、LED灯、数据输出模块、电源模块、电池。
[0005]所述的便携式脑电头戴在使用时佩戴在头部，所述的脑电采集模块实现对脑电信号的采集和处理。所述的无线数据发送模块的输入端与脑电采集模块的输出端连接，用于接收脑电采集模块输出的脑电数据，并将数据以无线方式发送出去。
[0006]所述的无线数据接收模块通过无线方式接收无线数据发送模块发送的脑电数据，无线数据接收模块的输出端与嵌入式微处理器的输入端连接。
[0007]所述的嵌入式微处理器接收来自无线数据接收模块的脑电数据，从脑电数据中提取声音控制参数，将此控制参数传输给声音驱动模块，同时还提取灯光控制参数，将此控制参数传输给灯光控制模块，同时还将接收的全部脑电数据传输给数据输出模块。
[0008]所述的声音驱动模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，输出端与扬声器连接。声音驱动模块接收嵌入式微处理器传输的声音控制参数，根据此控制参数提取不同的音效和语音，并驱动扬声器播放声音。
[0009]所述的灯光控制模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，输出端与LED灯连接。灯光控制模块接收嵌入式微处理器传输的灯光控制参数，并根据此控制参数驱动LED灯进行颜色和亮度的变化。
[0010]所述的数据输出模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，接收嵌入式微处理器输出的所有的脑电数据，并将此脑电数据通过串行输出接口输出，上位机通过连接此接口可以获取所有脑电数据。
[0011]所述的电源模块为声光控制单元提供工作电源，电源模块的输入端与电池连接。
[0012]本实用新型的有益效果是:首先，本实用新型以语音、音效、灯光等多种方式直观反映出使用者脑电状态的变化，并进而反映出使用者的注意力、放松度、疲劳度等心理参数的状态变化，为心理训练、生物反馈训练提供了丰富多样的训练方式，增强了训练的趣味性、直观性和有效性。其次，本实用新型在使用的同时将脑电数据同步对外输出，通过计算机可以进行脑电数据的同步显示和实时记录，便于对训练过程进行完整记录和分析，对训练效果进行评价，以改进训练方法。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的系统框图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行进一步说明。
[0015]参见图1，本实用新型提供基于脑电进行声光控制并同步输出脑电数据的装置，包括便携式脑电头戴和声光控制单元，所述的便携式脑电头戴包括脑电采集模块和无线数据发送模块，所述的声光控制单元包括无线数据接收模块、嵌入式微处理器、声音驱动模块、扬声器、灯光控制模块、LED灯、数据输出模块、电源模块、电池。
[0016]本实施例中，所述的脑电采集模块是一块内置有脑电采集芯片、干电极传感器和锂电池的模块，脑电采集芯片采用NeuroSky的TGAT芯片，该芯片通过干电极传感器采集脑电信号，并在芯片内部实现了脑电信号的采集、滤波、放大、A/D转换、数据处理及分析等功能，并通过标准 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)接口对外输出包括专注度、放松度、频谱强度和原始脑电等多种脑电数据。
[0017]所述的无线通讯发送模块和无线通讯接收模块分别为一块内置无线SoC(Systemon Chip)芯片的模块，无线芯片采用TI公司的CC2510无线收发芯片。该芯片工作在2.4G频率波段，是一块内嵌单片机的可编程无线收发器芯片。无线通讯发送模块的输入端与脑电采集模块的输出端通过标准UART接口连接，接收脑电采集模块输出的脑电数据，将数据以无线方式传送至无线通讯接收模块，无线通讯接收模块的输出端与嵌入式微处理器的输入端通过标准UART接口连接。
[0018]所述的嵌入式微处理器采用LPC1768，LPC1768是NXP公司推出的基于ARMCortex-M3内核的微处理器，具有强大的处理功能和丰富的I/O接口。嵌入式微处理器通过UART接口接收来自无线通讯接收模块的脑电数据，从中提取出声音控制参数，将此控制参数传输给声音驱动模块；从中提取出灯光控制参数，将此控制参数传输给灯光控制模块；将接收的全部脑电数据传输给数据输出模块。
[0019]所述的声音驱动模块内置有SC080G语音芯片，该芯片存储音效和语音数据，声音驱动模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，输出端与扬声器连接。声音驱动模块接收嵌入式微处理器传输过来的声音控制参数，根据控制参数提取不同的音效和语音数据，并驱动扬声器播放声音。所述的扬声器采用体积小巧，易于安装的微型扬声器。
[0020]所述的灯光控制模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，输出端与LED灯连接。灯光控制模块接收嵌入式微处理器传输的灯光控制参数，并根据此控制参数驱动LED灯进行颜色和亮度的变化。所述的LED灯采用RGB三基色LED灯珠，可以采用多个LED灯珠并联的形式来增加灯光的总体亮度。
[0021]所述的数据输出模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，接收嵌入式微处理器输出的所有的脑电数据，并将此脑电数据通过USB(Universal Serial Bus)接口输出，上位机通过连接此接口可以获取所有脑电数据。
[0022]所述的电源模块为声光控制单元提供工作电源，电源模块的输入端与电池连接，电池采用3.7V可充电锂电池。电源模块使用如韵电子的CN3063芯片和TI公司的线性稳压器TPS75733来实现电源管理。
[0023]以上所述的仅是本实用新型的一种实施方式，应当指出，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干修改、等同替换和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于脑电进行声光控制并同步输出脑电数据的装置，其特征在于:包括便携式脑电头戴和声光控制单元，所述的便携式脑电头戴包括脑电采集模块和无线数据发送模块，所述的声光控制单元包括无线数据接收模块、嵌入式微处理器、声音驱动模块、扬声器、灯光控制模块、LED灯、数据输出模块、电源模块、电池。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的便携式脑电头戴在使用时佩戴在头部，所述的脑电采集模块进行脑电信号的采集和数据处理，所述的无线数据发送模块的输入端与脑电采集模块的输出端连接，用于接收脑电采集模块输出的脑电数据，并将数据以无线方式发送出去。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的无线数据接收模块通过无线方式接收无线数据发送模块发送的脑电数据，无线数据接收模块的输出端与嵌入式微处理器的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的嵌入式微处理器接收来自无线数据接收模块的脑电数据，从脑电数据中提取声音控制参数，将此控制参数传输给声音驱动模块，同时还提取灯光控制参数，将此控制参数传输给灯光控制模块，同时还将接收的全部脑电数据传输给数据输出模块。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的声音驱动模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，输出端与扬声器连接，声音驱动模块接收嵌入式微处理器传输的声音控制参数，根据此控制参数提取不同的音效和语音，并驱动扬声器播放声音。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的灯光控制模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，输出端与LED灯连接，灯光控制模块接收嵌入式微处理器传输的灯光控制参数，并根据此控制参数驱动LED灯进行颜色和亮度的变化。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的数据输出模块的输入端与嵌入式微处理器的输出端连接，接收嵌入式微处理器输出的所有的脑电数据，并将此脑电数据通过串行输出接口输出，上位机通过连接此接口可以获取所有脑电数据。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的电源模块为声光控制单元提供工作电源，电源模块的输入端与电池连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于脑电进行声光控制并同步输出脑电数据的装置，包括便携式脑电头戴和声光控制单元，所述的便携式脑电头戴包括脑电采集模块和无线数据发送模块，所述的声光控制单元包括无线数据接收模块、嵌入式微处理器、声音驱动模块、扬声器、灯光控制模块、LED灯、数据输出模块、电源模块、电池。本实用新型以语音、音效、灯光等多种方式直观反映出使用者脑电状态的变化，并进而反映出使用者的注意力、放松度、疲劳度等心理参数的状态变化，为心理训练、生物反馈训练提供了丰富多样的训练方式，并可在使用的同时将脑电数据同步对外输出，便于通过上位机进行脑电数据的同步显示和实时记录。
【IPC分类】A61B5-0476, A61B5-16, H05B37-02
【公开号】CN204542122
【申请号】CN201520225429
【发明人】许冰
【申请人】北京视友科技有限责任公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月15日