專利名稱：一種基于腦電波輪椅控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輪椅控制器，特別涉及一種基于腦電波輪椅控制器。
背景技術：
目前市場上供給于殘疾人的輪椅有①傳統手動輪椅，使用者依靠雙手推動輪椅兩側的輪胎來控制輪椅運動；②搖桿式電動輪椅，適用于具有單手控制能力的人，使用者僅一只手就可以掌控搖桿，進而可控制輪椅的前進、后退和轉向腦電波驅動器，主要是利用一個頭帶來探測腦電波活動，并將其轉換為游戲中的各種動作，通過驅動程序定義，可將某種腦電波信號定義為具體的鍵盤按鍵或鼠標動作的儀器，器頭戴部分有3個腦電波傳感器和2個肌肉信號傳感器，肌肉信號傳感器可以感應諸如皺眉之類的表情。 在各式各樣的輪椅中，傳統手動輪椅，需要消耗大量的體力，且對于失去四肢的高位截癱或者偏癱者，使用起來比較困難；搖桿式電動輪椅，雖然取代傳統手動輪椅，但也需要有單手控制能力，同樣對于失去四肢的癱瘓人員來說，使用起來還是有一定的困難。
發明內容
針對上述現有技術中存在的問題與缺陷，本發明的目的在于提供一種價格低廉、控制靈活、操作簡易，便于安裝在現有輪椅上且可對搖桿式輪椅進行移植的腦電波輪椅控制器。實現上述發明目的的技術方案是一種基于腦電波的輪椅控制器，包括以下內容 一個腦電波采集器，采集大腦腦電波活動信號并將該信號傳輸給腦電波處理器進行腦
電信號分析后，通過USB線傳輸至計算機上，同時將當前處理的腦電波信號顯示在PC機的顯示器上；
一臺PC機，將腦電波驅動器處理后的信號轉換為計算機信號，然后把每一種計算機信號轉換為對應的操作指令，并通過USB接口發送至微控制器，即MSP430F169單片機上；一個單片機MSP430F169，用來接收來自PC機的操作指令，并把操作指令通過D/A轉換為模擬信號，然后通過I/O 口輸出到輪椅控制器的兩個數據端口上；
一個USB接口電路，與PC機相連接收數據，采用TOIUSBD12芯片；
其中，單片機 MSP430F169 的 Pl 口之 Ρ1·5、Ρ2 口之 Ρ2. 0-Ρ2. 4、Ρ5 口之 Ρ5. 0-Ρ5. 7 分別與USB驅動電路相連接；Ρ6 口之Ρ6. 6-Ρ6. 7、GND 口(I/O的第I端或51端)分別依次與輪椅控制器主芯片(型號)X-Y端、輪椅控制器主芯片的GND端相連接；PC機的兩個USB 口分別與腦電波驅動器和微控制器的USB接口相連接。本發明的基于腦電波的輪椅控制器科學理論依據
腦波驅動器利用一個頭帶來探測腦電波活動，并將其轉換為游戲中的各種動作，通過驅動程序定義，可將某種腦電波信號定義為具體的鍵盤按鍵或鼠標動作，使用者不需要動一根指頭，就可以利用腦電波信號完成指揮鍵盤按鍵、鼠標移動等動作。然后，經智能中控(計算機)將各個信號處理為操作指令。最后微控制器控制輪椅運動。本發明的輪椅與傳統手動輪椅、搖桿式電動輪椅相比，具有以下的優點
I.本發明的輪椅控制器操作簡便，可經過簡單訓練，就可以控制輪椅。2.本發明的輪椅控制器價格低廉、便于安裝在現有電動輪椅上且適合四肢截癱患者使用。
圖I是本發明的腦電波輪椅控制器的系統框圖。圖2是本發明的腦電波輪椅控制器的一部分系統電路圖。圖3是本發明的腦電波輪椅控制器的另一部分系統電路圖。
具體實施例下邊結合圖具體說明本發明的腦電波輪椅控制器系統連接關系、電路連接關系及其具體工作原理。參見圖I說明本發明的腦電波輪椅控制器，包括腦電波采集器，腦電波處理器，智能中控，USB接口電路，展示面板，微控制器，輪椅控制器主芯片。其中，腦電波采集器和腦電波處理器即腦電波驅動器，前者為頭戴部分，利用傳感器采集腦波信號；后者是其處理主機，將采集的信號分類并處理；智能中控就是PC機；單片機 MSP430F169 (微控制器)的 Pl 口之 PI. 5、P2 口之 P2. 0_Ρ2· 4、P5 口之 P5. 0-P5. 7 分別與USB驅動電路相連接；P6 口之P6. 6-P6. 7、GND 口(I/O的第I端或51端)分別依次與輪椅控制器主芯片(型號)X-Y端、輪椅控制器主芯片GND端相連接；PC機的兩個USB 口分別與腦電波驅動器和單片機MSP430F169的USB接口相連接；展示面板為PC機的顯示器；輪椅控制器主芯片、繼電器、左電機驅動和右電機驅動是原搖桿輪椅控制器內部的主要部件。參見圖2和圖3來說明本發明的腦電波輪椅控制器系統電路的連接關系。所述的USB接口電路時PDIUSBD12 UlO芯片的第I端、第2端、第3端、第4端、第6端、第7端、第8端、第9端、第15端、第16端、第28端依次連接Ul的第44端、第45端、第46端、第47端、第48端、第49端、第50端、第51端、第21端、第20端、第22端；UlO的第5端、第10端接地線；U10的第11端接Ul的第23端和第I端，且與Ul的第I端之間串聯電阻R17 ;U10端的第12端與Ul的第24端之間、第14端與Ul的第17端之間通過J2、J3相連接，且分別與Ul的第I端之間串聯電阻R16、R15 ；U10的第27端與Ul的第I端相連接；U10的第23端和第22端之間；U10的第21端串聯二極管D12與電阻R18，第20端串聯電阻R19，第18端串聯電阻R21，這三個端口同時與Ul的第I端連接；U10的第19端串聯電阻R20和磁珠LI接入到USB接口的VBUS端口 ；U10的23端與22端之間并聯晶振X4和電阻C21、C22接入到Ul的第51端；U10的第24端與Ul的第I端連接，且并聯電容C24與C23端的正極，接入到Ul的第51端；U10的第25、26端串聯電阻R14、R13，連接到USB接口的D-、D+線，同時分別再串聯R12、R11依次與Ul的第51端、第I端連接；USB接口的GND端口與Ul的第I端連接。其它U1的第64端與第62端之間串聯電容Cl ;第I端與第63端之間串聯電容C2 ;第7端、第10端分別連接電容C4、C3，二者并聯后連接到第11端；U1的第5端、第6端是DACO、DACl輸出的的端口連接輪椅控制器主芯片的X與Y端。本發明的腦電波輪椅控制器工作過程如下當額頭緊皺眉頭時，腦電波采集器采集已定義的代表“前進”的腦電波信號，同時將信號發送至腦電波處理器。腦電波處理器將腦電波信號處理為智能中控識別的“前進”指令，并向輪椅控制器下達前進指令。微控制器 的USB接口電路模塊接收來自智能中控的前進指令后，通過D/A轉換器將其轉換為電信號，然后將電信號輸入到輪椅控制器主芯片的X和Y端。輪椅控制器主芯片將電信號轉換為PWM波，利用繼電器小電流驅動大電流的特性，驅動左電機驅動、右電機驅動。同時在智能中控端的展示面板上更新當前腦電波輪椅控制器所控制的方向。
權利要求
1.一種基于腦電波的輪椅控制器，包括 一個腦電波采集器，采集大腦腦電波活動信號并將該信號傳輸給腦電波處理器進行腦電信號分析后，通過USB線傳輸至計算機上，同時將當前處理的腦電波信號顯示在PC機的顯示器上； 一臺PC機，將腦電波驅動器處理后的信號轉換為計算機信號，然后把每一種計算機信號轉換為對應的操作指令，并通過USB接口發送至微控制器，即MSP430F169單片機上； 一個單片機MSP430F169，用來接收來自PC機的操作指令，并把操作指令通過D/A轉換為模擬信號，然后通過I/O 口輸出到輪椅控制器的兩個數據端口上； 一個USB接口電路，與PC機相連接收數據，采用TOIUSBD12芯片； 其中，單片機 MSP430F169 的 Pl 口之 Ρ1·5、Ρ2 口之 Ρ2. 0-Ρ2. 4、Ρ5 口之 Ρ5. 0-Ρ5. 7 分別與USB驅動電路相連接；Ρ6 口之Ρ6. 6-Ρ6. 7、GND 口分別依次與輪椅控制器主芯片X-Y端、輪椅控制器主芯片的GND端相連接；PC機的兩個USB 口分別與腦電波采集器和微控制器的USB接口相連接。
2.據權利要求I所述的基于腦電波輪椅控制器，其特征在于，所述的腦電波采集器采用腦電波驅動器，在計算機上將其轉換為鍵盤驅動定義，并由微控制器MSP430F169單片機將其轉換為電信號，達到控制輪椅的目的。
3.根據權利要求I所述的基于腦電波輪椅控制器，其特征在于將微控制器的兩個信號輸出端接至原搖桿式輪椅控制器的X、Y端，代替手動推動搖桿控制輪椅的方式，以腦電波驅動輪椅控制器的新方式控制輪椅。
全文摘要
本發明公開了一種基于腦電波的輪椅控制器，單片機MSP430F169的P1口之P1.5、P2口之P2.0-P2.4、P5口之P5.0-P5.7分別與USB驅動電路相連接；P6口之P6.6-P6.7、GND口分別依次與輪椅控制器主芯片X-Y端、輪椅控制器主芯片的GND端相連接；PC機的兩個USB口分別與腦電波驅動器和微控制器單片機MSP430F169的USB接口相連接。本發明利用一個頭帶來探測腦電波活動，并將其轉換為為具體的鍵盤按鍵或鼠標動作，經智能中控將各個信號處理為操作指令，最后由微控制器來控制輪椅運動。具有操作簡便、價格低廉、便于安裝在現有電動輪椅上，且適合四肢截癱患者使用。
文檔編號G05B19/042GK102880098SQ20121037411
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月7日 優先權日2012年10月7日
發明者蔡騁, 徐楊, 楊曉民, 代永里, 談繼魁 申請人:西北農林科技大學