1、第八章第八章 8.7基于脑电波信号的智能小车控制设计基于脑电波信号的智能小车控制设计 一、实验目的 二、实验环境 三、实验原理 四、实验步骤一、实验目的一、实验目的 了解智能车的整体结构和系统控制原理。综合运用所学知识，提高实践和动手能力。培养创新意识和团队合作能力。智能小车的运动控制实现。二、实验环境二、实验环境 硬件：MSP430F169主控单片机，蓝牙模块，L298N驱动模块，脑电波采集模块。软件：系统的整体初始化、数据的解析、有效数据的提取，以及小车的运动方式的处理。三、实验原理三、实验原理脑电波信号控制型智能小车的设计是基于神念科技的脑电波传感器mindband的二次开发，就可展开由
2、脑电波信号控制小车运动状态的研究。Mindband脑电波传感器采用非侵入式脑机接口技术采集脑电波数据，通过内部Think Gear芯片对采集的数据进行处理，经内置蓝牙来提供数据发送。智能小车控制系统中，蓝牙模块接收到的数据包在经MSP430单片机解析后，就将信号传递给小车驱动，进而达到由脑电波控制小车的预期目的。脑电波控制小车的基本框图脑电波控制小车的基本框图 1.MSP430F1691.MSP430F169主控单片机主控单片机 MSP430F169是TI公司进入中国市场的MSP430F系列单片机功能最强的芯片。它是整个系统的控制核心，具有更大的程序和数据存储区、更多的外围模块，其片内甚至还包
3、括一个硬件乘法器。同时开发工具简便，固化于FLASH存储器内的程序易于在线升级和调试，内置A/D和D/A转换模块，其具有丰富的片内外围，性价比极高。2.2.蓝牙模块蓝牙模块BLK-MD-BC04-B蓝牙模块，采用英国CSR公司Blue Core4-Ext芯片，遵循V2.1+EDR蓝牙规范。本模块支持UART，USB，SPI，PCM，SPDIF等接口，并支持SPP蓝牙串口协议，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需配备少许的外围元件就能实现其强大功能。3.L298N3.L298N驱动模块驱动模块驱动芯片：L298N双H桥直流电机驱动芯片使用说明：步进电机的驱动：板上的ENA与ENB
4、为高电平时有效，这里的电平指的是TTL电平。ENA为A1和A2的使能端，ENB为B1和IB2的使能端。BJ接步进电机公共端。注意事项：该模块在使用的时候，必须与单片机共地（可使用5V输出电压作为单片机的驱动电源），这样做的目的是为了使控制时所用的逻辑电平均是以同一个地做参考。4.4.脑电波采集模块脑电波采集模块使用NeurSky公司生产的脑波采集模块TGAM，该芯片是单通道的EEG提取芯片，通过利用一个干式电极提取微弱的脑电信号，并同时过滤掉周围的噪音及其他电力干扰，最终转化为数字信号、再通过串行UART进行传输。NeurSky TGAM芯片将采集电极贴在大脑左前额处，2个参考电极放置在左耳乳
5、突出和右耳乳突出，通过计算参考电势来消除干扰，切实降噪。四、实验步骤四、实验步骤 1.1.数据处理过程数据处理过程安装好小车的各个零部件，连接电路。NeuroSky Think Gear技术将脑电波信号的采集、滤波、放大、A/D转换、数据处理及分析等功能全部集成到一块ASIC芯片中，并通过标准接口对外输出eSense参数和原始的脑电波数据。脑波模块内置蓝牙2.0模块遵照蓝牙串口通信协议，工作在2.4GHz频带下，将采集到的信息数据包发送到与MSP430单片机串口相连接的主蓝牙模块上。蓝牙模块在接收到数据包后，将其存储在单片机的接收缓冲区内，之后则定义开启一系列的数据处理。在数据包的解析过程中，
6、单片机以数据流的形式进行接收，在接收的同时对数据包还置入了含义结构解析，并增加了对数据校验的过程。数据包解析后依次得到原始波数据、噪声信号质量、注意力强度eSense值、放松度eSense值、眨眼强度。本次设计是通过注意力强度的数值高低来实现对智能小车方向的控制，也就是由430单片机将attention数值提取出来，再通过L298N电机驱动双轮直流电机，控制小车的前后左右物理移动。四、实验步骤四、实验步骤 2.2.控制实现控制实现系统研究中，软件部分依据功能应用可划定为4个模块，分别为系统的整体初始化、数据的解析、有效数据的提取，以及小车的运动方式的处理。主程序流程图给出了系统工作的基本过程，描述了信号的基本流向，从而可全面发挥控制引导作用。软件设计实现流程图五、思考题五、思考题1.小车安装过程中遇到了哪些问题？如何解决？2.脑电波采集模块是如何工作的？3.智能小车运动控制实现流程？
