一种脑控手机拨号的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于脑－机接口技术领域，涉及一种脑控手机拨号的控制装置及控制方法；克服现有技术存在的特殊人群使用手机设备困难的问题；控制装置包括脑电头盔和被控端；脑电头盔包括脑电电极、脑电信号处理模块、FPGA微控制器、蓝牙模块；被控端包括智能手机设备；控制方法包括以下步骤：1、控制装置初始化；2、脑电头盔与智能手机设备进行蓝牙配对；3、脑电电极接收脑电信号；4、将脑电电极接收到的脑电信号，经过脑电信号处理模块的放大、A/D转换后，发送到FPGA微控制器中；5、FPGA微控制器将脑电信号传递到智能手机设备中；6、智能手机设备接收脑电信号并且打开软件A，对脑电信号进行编写解码，将脑电信号对应功能执行在智能手机设备上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于脑－机接口
，涉及一种脑控手机拨号的控制装置及控制方法。
技术介绍
脑－机接口技术作为一门新兴的多学科交叉的前沿研究，可广泛应用于医疗康复、家居娱乐和军事等领域，现有的技术可以满足正常人群使用手机的多种需要，但前提下必须要求正常人群可以对手机设备进行直接性接触，即通过使用者的双手实现对手机的操作，如果手机使用者存在肢体功能障碍的问题，那么手机使用者对手机的操作就会变得难以实现。脑控手机即利用通信、蓝牙和综合布线技术，通过FPGA与蓝牙技术将人脑通过脑电头盔的传导信号把人脑的思维意念传递到手机设备的一个系统。从控制的流程考虑，可以把智能家电分为两个子系统：一个是人脑通过脑电头盔传递信息到智能手机中，另一个是智能手机接收到信息后，通过手机中的软件A进行指令执行进而实现人脑对手机设备的非直接性接触控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是肢体功能障碍的人群无法使用手机的问题，克服了现有技术存在的特殊人群使用手机设备困难的问题，提供了一种脑控手机拨号的控制装置及控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种脑控手机拨号的控制装置，包括脑电头盔1和被控端2；所述的脑电头盔1包括脑电电极1-1、脑电信号处理模块1-2、FPGA微控制器1-3、蓝牙模块1-4；被控端2包括智能手机设备；脑电电极1-1与脑电信号处理模块1-2之间采用电线连接；脑电信号处理模块1-2与FPGA微控制器1-3之间采用电线连接；FPGA微控制器1-3与蓝牙模块1-4之间采用电线连接；FPGA微控制器1-3通过蓝牙模块1-4与被控端2为无线通信方式连接。技术方案中所述的FPGA微控制器1-3与蓝牙模块1-4之间采用电线连接是指：所述FPGA微控制器1-3的VCCIO端与正3.3V的电源电线连接，蓝牙模块1-4的VDD端与正3.3V的电源电线连接；FPGA微控制器1-3的GND端接地，蓝牙模块1-4的GND端接地。一种脑控手机拨号的控制装置的控制方法，包括以下步骤：步骤1：脑控手机拨号的控制装置初始化：所述的脑控手机拨号的控制装置初始化包括包括脑电电极1-1、脑电信号处理模块1-2与FPGA微控制器1-3的设置，启动脑电头盔1中脑电电极1-1、脑电信号处理模块1-2、FPGA微控制器1-3、蓝牙模块1-4的功能，启动被控端2智能手机设备的功能；步骤2：脑电头盔与被控端智能手机设备进行蓝牙配对；步骤3：脑电电极接收脑电信号：脑电电极1-1为10-20系统电极放置法，所述的脑电电极接收脑电信号为初始化完成之后，脑电电极开始工作，脑电电极通过安置在其中的电极接收来自人脑的指令信号；步骤4：将脑电电极接收到的脑电信号，经过脑电信号处理模块的放大、A/D转换后，发送到FPGA微控制器中；步骤5：FPGA微控制器将脑电信号传递到被控端智能手机设备中；步骤6：被控端智能手机设备接收脑电信号并且打开软件A，对脑电信号进行编写解码，将脑电信号对应功能执行在智能手机设备上。步骤4中所述将脑电电极接收到的脑电信号，经过脑电信号处理模块的放大、A/D转换后，发送到FPGA微控制器中的具体步骤如下：1)脑电电极1-1采集使用者的脑电信号数据，脑电信号处理模块1-2将脑电信号进行10倍放大处理，通过陷波电路滤除50Hz干扰，而后通过高通滤波去除直流电位，再通过低通滤波滤除高频干扰；2)脑电信号在进行一级放大并且去杂质信号后，进行100倍的二级放大，将二级放大的模拟脑电信号经过A/D转换，转换为数字脑电信号，最后将数字脑电信号传输至FPGA微控制器1-3中。步骤5中所述的FPGA微控制器将脑电信号传递到被控端智能手机设备中的具体步骤如下；1)FPGA微控制器1-3接收到来自脑电信号处理模块的脑电信号后，将脑电信号进行数据包提取，选择C3、C4两个电极对应的数据段，将脑电信号进行去直流分量处理，对去除直流分量后的脑电信号使用频率切片小波变换提取δ、θ、α、β四个不同的脑电信号；2)在提取四个不同节律的脑电信号之后，FPGA微控制器1-3进行相应的算法运算，求出在每个节律下的脑电信号的1.5维谱，将C3、C4两个电极共8个节律的信号的1.5维谱组合成维数为4096维的特征向量，并使用主成分分析进行降维，保留贡献率为90％时对应的第一、第二到第N个成分，将提取出来的N个成分输入到训练好的支持向量机中进行分类，得到分类结果；3)经过支持向量机分类的6个相应的控制指令，分别为控制命令1、控制命令2、控制命令3、控制命令4、控制命令5、控制命令6，FPGA微控制器1-3将控制命令通过蓝牙模块1-4传递到被控端2智能手机设备中。步骤6中被控端智能手机设备接收脑电信号并且打开软件A，对脑电信号进行编写解码，将脑电信号对应功能执行在智能手机设备上，具体步骤如下：1)被控端2进行初始化的过程中，智能手机设备中的软件A完成初始化，此时被控端2智能手机设备中的蓝牙模块与脑电头盔1中的蓝牙模块1-4完成配对，FPGA微控制器1-3开始通过蓝牙连接向被控端2智能手机设备发送控制命令；2)被控端2智能手机设备接收到来自FPGA微控制器1-3的控制命令，软件A完成初始化后开始对来自FPGA微控制器1-3的控制命令进行编译解码，其中控制命令1经过软件A编译解码后对应智能手机设备上的功能“上”，控制命令2经过软件A编译解码后对应智能手机设备上的功能“下”，控制命令3经过软件A编译解码后对应智能手机设备上的功能“左”，控制命令4经过软件A编译解码后对应智能手机设备上的功能“右”，控制命令5经过软件A编译解码后对应智能手机设备上的功能“确定”，控制命令6为不执行任何操作，即不对被控端智能手机设备进行任何操作。被控端智能手机设备接收到这些控制命令并且开始操作，被控端智能手机设备上装有13个功能键，分为：1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、拨号、挂断和删除，通过软件A编译解码后的控制命令，在智能手机设备上对13个功能键进行上、下、左、右和确定操作，其中“上”、“下”、“左”、“右”功能是对被控端智能手机设备上的13个功能键进行选择，“确定”功能是对被控端智能手机设备上的13个功能键进行选定进而显示在被控端智能手机设备的屏幕上，当用户处于常态下，则不对智能手机设备进行任何操作。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过读取使用者的脑电信号来获取其操作意图，然后根据脑机接口技术遥控智能手机设备，使用者能够在不用肢体动作的前提下达到遥控手机设备的目的，为肢体功能障碍的人士提供了方便。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置的示意框图；图2为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置中安置于脑电头盔中脑电电极图；图3为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置中安置于脑电头盔中蓝牙模块、安置于脑电头盔中FPGA微控制器的电原理图；图4为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置的控制方法流程图；图5为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置的控制方法的脑电信号处理模块的原理框图；图6为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置的控制方法的FPGA微控制器处理脑电信号的算法原理图；图7为本专利技术所述的一种脑控手机拨号的控制装置的控制方法的被控端原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脑控手机拨号的控制装置，其特征在于：包括脑电头盔(1)和被控端(2)；所述的脑电头盔(1)包括脑电电极(1‑1)、脑电信号处理模块(1‑2)、FPGA微控制器(1‑3)、蓝牙模块(1‑4)；被控端(2)包括智能手机设备；脑电电极(1‑1)与脑电信号处理模块(1‑2)之间采用电线连接；脑电信号处理模块(1‑2)与FPGA微控制器(1‑3)之间采用电线连接；FPGA微控制器(1‑3)与蓝牙模块(1‑4)之间采用电线连接；FPGA微控制器(1‑3)通过蓝牙模块(1‑4)与被控端(2)为无线通信方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种脑控手机拨号的控制装置，其特征在于：包括脑电头盔(1)和被控端(2)；所述的脑电头盔(1)包括脑电电极(1-1)、脑电信号处理模块(1-2)、FPGA微控制器(1-3)、蓝牙模块(1-4)；被控端(2)包括智能手机设备；脑电电极(1-1)与脑电信号处理模块(1-2)之间采用电线连接；脑电信号处理模块(1-2)与FPGA微控制器(1-3)之间采用电线连接；FPGA微控制器(1-3)与蓝牙模块(1-4)之间采用电线连接；FPGA微控制器(1-3)通过蓝牙模块(1-4)与被控端(2)为无线通信方式连接。2.按照权利要求1所述的一种脑控手机拨号的控制装置，其特征在于：所述的FPGA微控制器(1-3)与蓝牙模块(1-4)之间采用电线连接是指：所述FPGA微控制器(1-3)的VCCIO端与正3.3V的电源电线连接，蓝牙模块(1-4)的VDD端与正3.3V的电源电线连接；FPGA微控制器(1-3)的GND端接地，蓝牙模块(1-4)的GND端接地。3.一种如权利要求1所述的脑控手机拨号的控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：脑控手机拨号的控制装置初始化：所述的脑控手机拨号的控制装置初始化包括包括脑电电极(1-1)、脑电信号处理模块(1-2)与FPGA微控制器(1-3)的设置，启动脑电头盔(1)中脑电电极(1-1)、脑电信号处理模块(1-2)、FPGA微控制器(1-3)、蓝牙模块(1-4)的功能，启动被控端(2)智能手机设备的功能；步骤2：脑电头盔与被控端智能手机设备进行蓝牙配对；步骤3：脑电电极接收脑电信号：脑电电极(1-1)为10-20系统电极放置法，所述的脑电电极接收脑电信号为初始化完成之后，脑电电极开始工作，脑电电极通过安置在其中的电极接收来自人脑的指令信号；步骤4：将脑电电极接收到的脑电信号，经过脑电信号处理模块的放大、A/D转换后，发送到FPGA微控制器中；步骤5：FPGA微控制器将脑电信号传递到被控端智能手机设备中；步骤6：被控端智能手机设备接收脑电信号并且打开软件A，对脑电信号进行编写解码，将脑电信号对应功能执行在智能手机设备上。4.按照权利要求3所述的脑控手机拨号的控制装置的控制方法，其特征在于：步骤4中所述将脑电电极接收到的脑电信号，经过脑电信号处理模块的放大、A/D转换后，发送到FPGA微控制器中的具体步骤如下：1)脑电电极(1-1)采集使用者的脑电信号数据，脑电信号处理模块(1-2)将脑电信号进行10倍放大处理，通过陷波电路滤除50Hz干扰，而后通过高通滤波去除直流电位，再通过低通滤波滤除高频干扰；2)脑电信号在进行一级放大并且去杂质信号后，进行100倍的二级放大，将二级放大的模拟脑电信号经过A/D转换，转换为数字脑电信号，最后将数字脑电信号传输至FPGA微控制器(1-3)中。5.按照权利要求3所述的脑控手机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万忠，王宇桥，张涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22