CN103657107A

CN103657107A - 一种可由人体脑电波强度控制的玩具赛车

Info

Publication number: CN103657107A
Application number: CN201310557519.5A
Authority: CN
Inventors: 郑一力; 张军国; 黄佳琪; 徐庆; 高超; 陈善安
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种可由人体脑电波强度控制的玩具赛车。包括脑电波头套A、脑电波头套B、玩具赛车；所述脑电波头套A和脑电波头套B采用相同的设计，包括电源模块、脑电波检测模块、蓝牙发送模块；所述脑电波检测模块包括脑电波芯片、前额电极、耳夹电极；所述玩具赛车以单片机为核心，包括两驱玩具车载体、蓝牙接收模块1号、蓝牙接收模块2号、电源模块、电机驱动模块、人机交互模块、功能按键。通过采集人在不同注意力下的脑电波强度，控制玩具赛车的启停、方向及速度快慢，开发出双人拔河、单人竞速两种模式的脑电波意念对抗游戏。该玩具赛车具有开发训练人体注意力强度等功能。

Description

一种可由人体脑电波强度控制的玩具赛车

技术领域

本发明专利涉及一种可由人体脑电波强度控制的玩具赛车，属于智能玩具制造领域。

背景技术

目前市场上畅销的玩具赛车大多属于手动遥控玩具赛车，其基本结构为：玩具赛车和遥控器，遥控器电路部分包括电源、信号发射电路、单片机、开关电路等等。这种普通遥控玩具赛车必须手动来遥控控制，而且一般控制者只有一人，不能两人同时遥控控制。这种普通遥控玩具赛车缺乏对抗性，容易让人产生乏味的感觉。为了让玩具赛车更具游戏性和可玩性，一种用意念控制的玩具赛车尤为吸引广大玩家的眼球。玩家可以通过自己的意念来控制玩具赛车的启停、快慢等等，使玩家的大脑具有遥控器的功能，让玩家操控起来有种随心所欲的感觉。与此同时，该玩具赛车还能进行两个玩家之间意念强弱的比拼，结果反映在玩具赛车的行进方向和速度上。

发明内容

本发明包括脑电波头套A、脑电波头套B、玩具赛车；所述脑电波头套A和脑电波头套B采用相同的设计，包括电源模块、脑电波检测模块、蓝牙发送模块；所述脑电波检测模块包括脑电波芯片、前额电极、耳夹电极；所述玩具赛车以单片机为核心，包括两驱玩具车载体、蓝牙接收模块1号、蓝牙接收模块2号、电源模块、电机驱动模块、人机交互模块、功能按键。通过采集人在不同注意力下的脑电波强度，控制玩具赛车的启停、方向及速度快慢，开发出双人拔河、单人竞速两种模式的脑电波意念对抗游戏。该玩具赛车具有开发训练人体注意力强度等功能。

本发明实例采用的技术方案是：

1)采用STC12C5A60S2单片机和AT89S52单片机为主控芯片实现对TGAM脑电波芯片实时传来的数据包进行解析。

2)采用可充电锂电池及稳压芯片对各个模块及元器件进行供电。

3)采用蓝牙无线数据传输模块实现脑电波采集模块与控制终端之间的无线数据传输。

4)采用TGAM脑电波芯片进行人体脑电波强度的实时测量，通过数据包解析，得到人体脑电注意力强度。

5)采用功能按键，通过按键选择“拔河”、“竞速”两种游戏模式。

6)通过改变电机驱动输入的PWM波占空比及Dir端信号，改变电机转向及转速，通过改变EN端信号，控制电机的启停。

7)以时钟芯片为基准，确定系统的采样周期。

8)采用8个LED灯完成人机交互的功能。

本发明实例的工作原理是：

1)单片机：采用STC12C5A60S2单片机作为数据包解析控制子系统，通过串口接收来自蓝牙模块传输过来的脑电波芯片原始数据包，编写程序利用软件方法提取有效数据，再通过串口将解析到的有效数据传输给主控系统。采用AT89S52单片机作为主控系统控制芯片，根据功能按键的选择确定工作模式，利用串口接收数据处理模块传来的有效数据，并据此控制I／O口输出的PWM波占空比，及电机驱动Dir端和EN端的控制信号。

2)电源模块：采用容量为1800mA，额定电压12V的充电锂电池供电。采用可调式DC-DC稳压模块，将电压将至5V为单片机及蓝牙模块供电。脑电波模块采用3节七号干电池进行供电。

3)蓝牙接收模块和蓝牙发送模块：TGAM脑电波采集芯片通过串口与蓝牙发送模块进行通信并与蓝牙接收模块配对，两个蓝牙模块进行配对后，进行无线数据传输。一辆玩具赛车上载有两个蓝牙接收模块，根据模式选择的不同，选择不同的蓝牙进行工作。当玩具赛车工作在竞速状态时，仅一个蓝牙工作，接受来自一个脑电波头套传来的数据包；当玩具赛车工作在拔河状态时，两个蓝牙同时工作，分别接收来自配对的脑电波头套蓝牙传来的数据包。

4)脑电波检测模块：这部分模块由前额电极、耳夹电极、脑电波芯片和电源模块构成，包装在一个脑电波头套中。当开动电源后，脑电波芯片将采集到的脑电信号进行处理，通过串口以57600的波特率将数据包向外实时传输。

5)电机驱动模块：模块采用12V直流电源供电。接受来自单片机给出的控制信号，改变PWM端输入信号的占空比可以实现电机调速，改变EN端输入信号可以实现对电机启停的控制，改变Dir端输入信号可以实现对电机转向的控制。

6)人机交互模块：采用八个LED灯完成人机交互的功能，可以更直接得显示玩具赛车的运行方向及速度快慢，便于用户进行观察，在游戏过程中反映出玩家意念对抗情况。

附图说明

附图1为一种人体脑电波感知技术控制玩具赛车结构示意图；

附图2为一种人体脑电波感知技术控制玩具赛车控制程序流程图。

具体实施方式

参照附图1，脑电波玩具赛车包括脑电波头套和玩具赛车两个部分。

玩具赛车以单片机为核心，包括两驱玩具车载体、蓝牙接收模块1号、蓝牙接收模块2号、电源模块、电机驱动模块、人机交互模块、功能按键。

脑电波头套包括脑电波头套A和脑电波头套B，脑电波头套A和脑电波头套B采用相同的设计，包括电源模块、脑电波检测模块、蓝牙发送模块；所述脑电波检测模块包括脑电波芯片、前额电极、耳夹电极；

使用说明(如图2)：

1)脑电波玩具赛车的开启与关闭：同时开启玩具赛车电源开关键，头套电源开关键，并带上耳夹电极，脑电波玩具赛车启动；关闭时先摘下耳夹电极，等玩具赛车停止时，关闭玩具赛车电源开关键和头套电源开关键。

3)头套与玩具赛车的信号连接：

选择玩具赛车竞速模式时，蓝牙接收模块2号不工作，蓝牙接收模块1号和蓝牙发送模块绿色信号灯闪烁时，信号连接成功；红色信号灯闪烁时，信号未连接。

选择玩具赛车拔河模式时，蓝牙接收模块1号和蓝牙发送模块绿色信号灯闪烁时，信号连接成功；红色信号灯闪烁时，信号未连接。蓝牙接收模块2号与另一脑电波头套的蓝牙发送模块连接，信号灯显示方式如蓝牙接收模块1号和蓝牙发送模块。

2)玩具赛车模式选择：按下玩具赛车竞速模式选择键，选择玩具赛车竞速模式；按下玩具赛车拔河模式选择键，选择玩具赛车拔河模式。

4)拔河模式：当同时有两个玩家控制一辆玩具赛车时，所述玩具赛车处于拔河模式。在拔河模式中，蓝牙接收模块1号和蓝牙接收模块2号同时接收两个脑电波头套中的蓝牙发送模块发送的数据包，并交给单片机解析，可同时提取玩家1和玩家2两人的注意力强度值，并比较大小，进而返等级1、等级2、等级3、等级4和等级5；其中等级1为玩家1的注意力远大于玩家2，玩具赛车快速向玩家2方向行驶，靠近玩家1的4个LED灯亮；等级2为玩家1的注意力大于玩家2，玩具赛车慢速向玩家2方向行驶，靠近玩家1的2个LED灯亮；等级3为玩家1的注意力和玩家2的注意力相当，玩具赛车停止不动，LED灯全亮；等级4为玩家1的注意力小于玩家2，所玩具赛车慢速向玩家1方向行驶，靠近玩家2的2个LED灯亮；等级5为玩家1的注意力远小于玩家2，玩具赛车快速向玩家1方向行驶，靠近玩家2的4个LED灯亮。

5)竞速模式：当只有一个玩家控制一辆玩具赛车时，所述玩具赛车处于竞速模式。在竞速模式中，所述蓝牙接收模块1号接收所述蓝牙发送模块发送的数据包，并交给单片机解析，提取玩家1的注意力强度值，玩家1的注意力强度越强，玩具赛车的速度越快。玩具赛车竞速模式下速度分为四档：慢，中，快，很快。LED灯将按相应比赛方脑电波强度亮灯，脑电波强度越大，亮灯越多。

Claims

1.一种可由人体脑电波强度控制的玩具赛车，包括脑电波头套A、脑电波头套B、玩具赛车；所述脑电波头套A和脑电波头套B采用相同的设计，包括电源模块、脑电波检测模块、蓝牙发送模块；所述脑电波检测模块包括脑电波芯片、前额电极、耳夹电极；所述玩具赛车以单片机为核心，包括玩具赛车载体、蓝牙接收模块1号、蓝牙接收模块2号、电源模块、电机驱动模块、人机交互模块、功能按键；

所述脑电波头套通过所述脑电波芯片检测玩家大脑注意力强度，再通过所述蓝牙发送模块将数据包发送给所述蓝牙接收模块；

所述蓝牙接收模块可将数据包发送给所述单片机，当玩具赛车工作在竞速模式时，仅一个蓝牙接收模块工作，接受来自一个脑电波头套传来的数据包；当玩具赛车工作在拔河模式时，两个蓝牙接收模块同时工作，分别接收来自配对的脑电波头套蓝牙发送模块传来的数据包；

所述单片机通过串口接收来自蓝牙接收模块传输过来的脑电波芯片原始数据包，单片机将原始数据包进行解析以提取有效数据，单片机通过有效数据控制所述电机驱动模块；

所述电机驱动模块接收到所述的相关控制命令后，驱动所述玩具赛车按照所述控制命令移动。电机驱动模块由所述电源模块供电；

所述电源模块通过可充电的锂电池为人体脑电波感知技术控制玩具赛车供电；

所述人机交互模块采用八个LED灯完成人机交互的功能，可以显示玩具赛车的运行速度方向及速度大小，便于用户进行观察，在游戏过程中反映出玩家意念对抗情况；

所述功能按键包括电源开关键、竞速模式选择键、拔河模式选择键。

2.根据权利要求1所述的一种可由人体脑电波强度控制的玩具赛车，其特征在于当只有一个玩家1单人时，处于竞速模式；在竞速模式中，所述蓝牙接收模块1号接收所述蓝牙发送模块发送的数据包，并交给所述单片机解析，提取玩家1的注意力强度值，所述玩家1的注意力强度越强，所述玩具赛车的速度越快。

3.根据权利要求1所述的一种人体脑电波感知技术控制玩具赛车，其特征在于当同时有玩家1和玩家2两人时，处于拔河模式；在拔河模式中，所述蓝牙接收模块1号和蓝牙接收模块2号同时接收所述两个脑电波头套中的蓝牙发送模块发送的数据包，并交给所述单片机解析，可同时提取玩家1和玩家2两人的注意力强度值，并比较大小，进而返等级1、等级2、等级3、等级4和等级5；其中等级1为玩家1的注意力远大于玩家2，所述玩具赛车快速向玩家2方向行驶，靠近玩家1的4个LED灯亮；等级2为玩家1的注意力大于玩家2，所述玩具赛车慢速向玩家2方向行驶，靠近玩家1的2个LED灯亮；等级3为玩家1的注意力和玩家2的注意力相当，所述玩具赛车停止不动，LED灯全亮；等级4为玩家1的注意力小于玩家2，所述玩具赛车慢速向玩家1方向行驶，靠近玩家2的2个LED灯亮；等级5为玩家1的注意力远小于玩家2，所述玩具赛车快速向玩家1方向行驶，靠近玩家2的4个LED灯亮。