用于自动翻页的控制装置及其电子阅读器装置的制造方法
专利名称:用于自动翻页的控制装置及其电子阅读器装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于自动翻页的控制装置，包括用于对脑电信息特征提取的信号预处理器和用于对提取的脑电信息特征进行数据模式分类处理的现场可编程门阵列；所述信号预处理器与所述现场可编程门阵列连接。所述信号预处理器包括顺次连接的数模转换电路、峰值检测电路、幅度分离电路、幅度放大电路和模数转换电路；所述模数转换电路与所述现场可编码门阵列连接。采用本实用新型所述的用于自动翻页的控制装置，通过硬件电路对脑电信息特征有效处理，节省了时间，提高了效率。本实用新型还公开了一种具有自动翻页的电子阅读器装置，通过将采集脑电信号的脑电采集帽与用于自动翻页的控制装置有效的结合，从而实现具有实时性和识别率高的自动翻页。
【专利说明】
用于自动翻页的控制装置及其电子阅读器装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及脑电信号处理领域，尤其是涉及一种用于自动翻页的控制装置及其电子阅读器装置。
【背景技术】
[0002]人机交互是当今一个热门的话题，利用脑电信号和智能电子的结合更是其中的一个热点。脑电信号结合嵌入式控制作为一门交叉学科，正受到国际、国内很多研究者的重视和研究，并在康复医学工程、辅助控制、娱乐以及军事等领域显示了重要的研究价值和应用前景。
[0003]针对残疾人的相关无障碍技术越来越得到重视，其中利用脑电信号来帮助学习更是其中一个重要的突破点。利用脑电信号结合现代电子技术，建立一种全新的、不依赖肌肉的交流和控制的通路，在脑和外部世界之间传递信息和命令，帮助大多数精神正常的残疾人在手脚不方便情况下，仍然可以自主地、方便地进行学习；随着电子书越来越受到普及，在大多数情况下，也十分方便用来协助人们阅读电子书，而不用人们时不时地动手翻页。
[0004]脑电信号的预处理技术目前的方法基本是通过计算机中的算法，利用软件对想象脑电信息进行处理，当脑电信息数据量较大时，预处理的方法过于依赖计算机软件，由于软件的计算速率和算法效率问题，同时计算机还要处理应用层面的问题，会导致资源不足，难以满足实时性系统的要求。
[0005]目前在脑电想象信号的分类技术上存在两方面的问题，一方面是处理的速度不高，实时性得不到保障，在处理越多数据的情况下这个缺点会更明显。另一方面是处理的识别率不高。
[0006]基于以上两种问题是存在于高速度与高识别率之间的矛盾，特别是随着数据越来越多的情况下，更难两种一起得到保证。
【实用新型内容】
[0007]为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种用于自动翻页的控制装置，通过硬件电路对脑电信息特征有效处理，节省了时间，提高了效率。
[0008]为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的:
[0009]本实用新型所述的用于自动翻页的控制装置，包括用于对脑电信息特征提取的信号预处理器和用于对提取的脑电信息特征进行数据模式分类处理的现场可编程门阵列;所述信号预处理器与所述现场可编程门阵列连接;所述信号预处理器包括顺次连接的数模转换电路、峰值检测电路、幅度分离电路、幅度放大电路和模数转换电路;所述模数转换电路与所述现场可编码门阵列连接;所述数模转换电路将脑电信息转换为模拟信号，该模拟信号传输至所述峰值检测电路，所述峰值检测电路对所述模拟信号进行峰值检测；该检测后的信号传输至所述幅度分离电路，所述幅度分离电路通过将检测后的信号中幅度较大的信号分离出来，输送至幅度放大电路对分离后的信号幅值放大，发送至所述模数转换电路转换为数字信号传输至所述现场可编码门阵列。
[0010]进一步地，所述数模转换电路与所述峰值检测电路之间还连接有第一低通滤波电路，用于将转换后的模拟信号进行高频噪声的滤除。
[0011]进一步地，所述幅度放大电路与所述模数转换电路之间还连接有第二低通滤波电路，用于将分离出来的模拟信号进行第二次滤波的提纯。
[0012]进一步地，所述现场可编程门阵列包括顺次连接的存储器和用于分出想象左手或右手的脑电数据的分类电路。
[0013]进一步地，所述幅度分离电路包括晶体管和集成芯片组成的电路。
[0014]进一步地，所述集成芯片采用的型号是LM1881。
[0015]进一步地，所述幅度放大电路包括运算放大器组成的电路。
[0016]为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种具有自动翻页的电子阅读器，通过将采集脑电信号的脑电采集帽与用于自动翻页的控制装置有效的结合，从而实现具有实时性和识别率高的自动翻页。
[0017]为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的:
[0018]本实用新型所述具有自动翻页的电子阅读器装置，包括电子阅读器本体，所述电子阅读器本体连接有所述用于自动翻页的控制装置;所述用于自动翻页的控制装置连接有用于采集脑电信息的脑电采集帽。
[0019]进一步地，所述电子阅读器本体与所述用于自动翻页的控制装置通过无线连接；所述用于自动翻页的控制装置与所述脑电采集帽通过无线连接。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0021]本实用新型新所述的具有自动翻页的电子阅读器装置，利用硬件电路替代现有技术利用软件对脑电信息进行处理，即采用了模拟电子技术中的硬件电路，直接通过硬件底层实现，无须像采用纯软件方式从电脑的应用层逐层到达硬件底层来实现，节省了时间，有利于提高效率，保证实时性；同时利用现场可编程门阵列硬件代替计算机实现对脑电信号的分类处理，提高分类速度。
[0022]同时，运用所述用于自动翻页的控制装置所组成的电子阅读器装置，借助脑电采集帽和电子阅读器本体，也就实现了自动翻页的实时性和高速率。
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0024]图1是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置的结构框架图；
[0025]图2是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中信号预处理器和现场可编程门阵列的内部电路结构图；
[0026]图3是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中峰值检测电路实现的原理波形图；
[0027]图4是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中峰值检测电路的基本单元电路；
[0028]图5是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中幅度分离电路实现的原理框图；
[0029]图6是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中第一低通滤波电路和第二低通滤波电路的基本单元电路；
[0030]图7是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中幅度放大电路与第二低通滤波电路滤波去噪的原理框图；
[0031]图8是本实用新型实施例提供的所述具有自动翻页的电子阅读器装置的结构示意简图；
[0032]图中:
[0033]1:信号预处理器
[0034]11:数模转换电路12:峰值检测电路13:幅度分离电路14:幅度放大电路
[0035]15:模数转换电路16:第一低通滤波器17:第二低通滤波器
[0036]2:现场可编程门阵列
[0037]21:存储器22:分类电路
[0038]3:脑电采集帽4:电子阅读器本体
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0040]如图1所示，本实用新型所述的用于自动翻页的控制装置，包括信号预处理器I和现场可编程门阵列2，其中，所述预处理器I用于对输入的脑电信号进行特征的提取，然后发送至所述现场可编程门阵列进行分类处理，从而输出想象左手或想象右手的信息。
[0041]如图2所示，所述信号预处理器I包括顺次连接的数模转换电路11、峰值检测电路12、幅度分离电路13、幅度放大电路14和模数转换电路15，所述数模转换电路11与脑电采集帽连接，所述模数转换电路15与所述现场可编码门阵列2连接。
[0042]其中所述数模转换电路11将脑电数字信号转换为脑电模拟信号，以用于后端峰值检测电路12的处理。
[0043]所述峰值检测电路12接收所述脑电模拟信号，对该脑电模拟信号进行峰值检测，同时进行电压阈值判断，将所述脑电模拟信号的峰值与预设阈值电压进行比较，若出现所述脑电模拟信号幅度小于阈值电压幅值(存储于所述现场可编程门阵列2中)，则放弃本次脑电模拟信号的处理，视为无效的想象信息，否则将所述脑电模拟信号传给下一个模块进行处理。因为在该过程中，有效的想象脑电模拟信号会有比较大的幅度值，所述峰值检测电路可以有效避免一些干扰，提升识别效率。
[0044]同时，结合图3所述的峰值检测实现的原理图，其中实线表示的是想象的脑电模拟信号的波形，虚线表示的是经过峰值检测电路检测后，得到的接收到的每一个脑电模拟信号的电压峰值。
[0045]结合图4所示，所述峰值检测电路12是利用二极管的单向导通特性，然后配合电容C的充放电特性，在波形上升沿的时候进行充电至上升到该波形的最大值(即峰值)后，保持峰值的电压值，然后检测另一个波形的峰值，最后可以得到几个波形的电压峰值。再利用差分放大电路，对波形的电压峰值和预设阈值电压进行差分，将值预存到存储器，利用现场可编程门阵列2中存储的阈值电压幅值，判断差分后输出的结果，如果大于零则保留，小于零则舍弃。如果判断到全部波形峰值均小于零，则放弃本次信号的处理，不再进行后续处理。从而起到防止无效想象脑电信号的作用，增强抗干扰性，即有效的想象脑电信号会有比较大的幅度值，这一模块可以有效避免一些干扰。
[0046]所述幅度分离电路13其接收所述峰值检测电路12已经经过筛选后传过来的想象脑电信号，通过晶体管和集成芯片(采用的型号为LM1881)搭建起来的幅度分离电路13，将信号中幅度比较大的信号进行分离出来，得到信号幅度比较大的几类信号，达到对有效想象脑电信号的进一步提取和处理。
[0047]同时所述幅度分离电路13还可以选用差分放大的模拟电路电子技术原理构成一个比较器，如图5所示，对输入波形的幅度与阈值电压进行比较，若输出大于零则触发现场可编程门阵列2将控制逻辑门开关将输入线路和输出线路进行闭合，输出幅度大于阈值电压部分的波形;假如比较器输出电压等于或小于零，则触发现场可编程门阵列2控制逻辑门开关接地线，令输出为零电压。这样就可以实现将一些幅度较大的信号从原先的总多波形中分离出来的目的。
[0048]所述幅度放大电路14接收所述幅度分离电路13传过来的几类幅度比较明显的想象脑电信号，通过运算放大器配合电子元器件搭建起来的幅度放大电路14将接收到的信号，进行幅度上一定程度的放大，使有效信号更加明显，为后续的提纯信号做准备，也有利于后续对分类方法识别率的提高。
[0049]所述模数转换电路15接收所述低通滤波器模块传过来的想象脑电信号，对信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号，方便后续的分类处理。
[0050]为了保证输入的脑电信号的纯净性，所述数模转换电路11与所述峰值检测电路12之间还连接有第一低通滤波电路16，用于将转换后的模拟信号进行高频噪声的滤除，保留下低频部分的有效脑电想象信号。具体的电路如图6所示。
[0051]同样，为了保证其接收所述幅度放大电路14传过来的放大信号，所述幅度放大电路14与所述模数转换电路15之间还连接有第二低通滤波电路17，用于对信号进行二次滤波的提纯，以便输送至现场可编程门阵列2的信号处理过程中，使得环境电路影响而夹带外加噪声、高频杂波进行滤除，有利于所述现场可编程门阵列2后续的分类处理。如图7所示，其实幅度放大电路14与第二低通滤波电路17滤波去噪的原理框图。
[0052]所述现场可编程门阵列2包括相互连接的存储器21和分类电路22，所示分类电路22用于分出想象左手或右手的脑电数据。其接收所述A/D模块传过来的想象脑电信号的数据，同时读取存储器中的想象左右手脑电数据，与所处理的几类脑电数据进行比较，分出想象左手或右手的数据后，以便后续处理。
[0053]本实用新型所述的具有自动翻页的电子阅读器装置，包括有脑电采集帽3和电子阅读器本体4，具体结构如图8所示。其中所述脑电采集帽3通过自带的电极采集人脑的脑电信息;所述可编程门阵列2在通过分离电路22得到想象左手或者想象右手的数据后，传输至所述电子阅读器本体4做出向左翻页或者向右翻页，实现自动翻页的效果。
[0054]所述电子阅读器本体4与所述用于自动翻页的控制装置通过无线连接;所述用于自动翻页的控制装置与所述脑电采集帽3通过无线连接。该无线连接在本实施例中采用的是蓝牙连接，但也可以采用其他等效的无线连接，比如WiFi，ZigBee、NFC等。
[0055]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 包括用于对脑电信息特征提取的信号预处理器和用于对提取的脑电信息特征进行数据模式分类处理的现场可编程门阵列； 所述信号预处理器与所述现场可编程门阵列连接； 所述信号预处理器包括顺次连接的数模转换电路、峰值检测电路、幅度分离电路、幅度放大电路和模数转换电路； 所述模数转换电路与所述现场可编码门阵列连接； 所述数模转换电路将脑电信息转换为模拟信号，该模拟信号传输至所述峰值检测电路，所述峰值检测电路对所述模拟信号进行峰值检测；该检测后的信号传输至所述幅度分离电路，所述幅度分离电路通过将检测后的信号中幅度较大的信号分离出来，输送至幅度放大电路对分离后的信号幅值放大，发送至所述模数转换电路转换为数字信号传输至所述现场可编码门阵列。2.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述数模转换电路与所述峰值检测电路之间还连接有第一低通滤波电路，用于将转换后的模拟信号进行高频噪声的滤除。3.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述幅度放大电路与所述模数转换电路之间还连接有第二低通滤波电路，用于将分离出来的模拟信号进行第二次滤波的提纯。4.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述现场可编程门阵列包括相互连接的存储器和用于分出想象左手或右手的脑电数据的分类电路。5.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述幅度分离电路包括晶体管和集成芯片组成的电路。6.根据权利要求5所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述集成芯片采用的型号是LM1881。7.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述幅度放大电路包括运算放大器组成的电路。8.—种具有自动翻页的电子阅读器装置，包括电子阅读器本体，其特征在于: 所述电子阅读器本体连接有如权利要求1-7任意一项所述的用于自动翻页的控制装置； 所述用于自动翻页的控制装置连接有用于采集脑电信息的脑电采集帽。9.根据权利要求8所述的具有自动翻页的电子阅读器装置，其特征在于: 所述电子阅读器本体与所述用于自动翻页的控制装置通过无线连接； 所述用于自动翻页的控制装置与所述脑电采集帽通过无线连接。
【文档编号】G06F3/01GK205721730SQ201620383976
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】余伟江, 黄鑫, 余伟浩
【申请人】华南师范大学
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于自动翻页的控制装置，包括用于对脑电信息特征提取的信号预处理器和用于对提取的脑电信息特征进行数据模式分类处理的现场可编程门阵列；所述信号预处理器与所述现场可编程门阵列连接。所述信号预处理器包括顺次连接的数模转换电路、峰值检测电路、幅度分离电路、幅度放大电路和模数转换电路；所述模数转换电路与所述现场可编码门阵列连接。采用本实用新型所述的用于自动翻页的控制装置，通过硬件电路对脑电信息特征有效处理，节省了时间，提高了效率。本实用新型还公开了一种具有自动翻页的电子阅读器装置，通过将采集脑电信号的脑电采集帽与用于自动翻页的控制装置有效的结合，从而实现具有实时性和识别率高的自动翻页。
【专利说明】
用于自动翻页的控制装置及其电子阅读器装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及脑电信号处理领域，尤其是涉及一种用于自动翻页的控制装置及其电子阅读器装置。
【背景技术】
[0002]人机交互是当今一个热门的话题，利用脑电信号和智能电子的结合更是其中的一个热点。脑电信号结合嵌入式控制作为一门交叉学科，正受到国际、国内很多研究者的重视和研究，并在康复医学工程、辅助控制、娱乐以及军事等领域显示了重要的研究价值和应用前景。
[0003]针对残疾人的相关无障碍技术越来越得到重视，其中利用脑电信号来帮助学习更是其中一个重要的突破点。利用脑电信号结合现代电子技术，建立一种全新的、不依赖肌肉的交流和控制的通路，在脑和外部世界之间传递信息和命令，帮助大多数精神正常的残疾人在手脚不方便情况下，仍然可以自主地、方便地进行学习；随着电子书越来越受到普及，在大多数情况下，也十分方便用来协助人们阅读电子书，而不用人们时不时地动手翻页。
[0004]脑电信号的预处理技术目前的方法基本是通过计算机中的算法，利用软件对想象脑电信息进行处理，当脑电信息数据量较大时，预处理的方法过于依赖计算机软件，由于软件的计算速率和算法效率问题，同时计算机还要处理应用层面的问题，会导致资源不足，难以满足实时性系统的要求。
[0005]目前在脑电想象信号的分类技术上存在两方面的问题，一方面是处理的速度不高，实时性得不到保障，在处理越多数据的情况下这个缺点会更明显。另一方面是处理的识别率不高。
[0006]基于以上两种问题是存在于高速度与高识别率之间的矛盾，特别是随着数据越来越多的情况下，更难两种一起得到保证。
【实用新型内容】
[0007]为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种用于自动翻页的控制装置，通过硬件电路对脑电信息特征有效处理，节省了时间，提高了效率。
[0008]为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的:
[0009]本实用新型所述的用于自动翻页的控制装置，包括用于对脑电信息特征提取的信号预处理器和用于对提取的脑电信息特征进行数据模式分类处理的现场可编程门阵列;所述信号预处理器与所述现场可编程门阵列连接;所述信号预处理器包括顺次连接的数模转换电路、峰值检测电路、幅度分离电路、幅度放大电路和模数转换电路;所述模数转换电路与所述现场可编码门阵列连接;所述数模转换电路将脑电信息转换为模拟信号，该模拟信号传输至所述峰值检测电路，所述峰值检测电路对所述模拟信号进行峰值检测；该检测后的信号传输至所述幅度分离电路，所述幅度分离电路通过将检测后的信号中幅度较大的信号分离出来，输送至幅度放大电路对分离后的信号幅值放大，发送至所述模数转换电路转换为数字信号传输至所述现场可编码门阵列。
[0010]进一步地，所述数模转换电路与所述峰值检测电路之间还连接有第一低通滤波电路，用于将转换后的模拟信号进行高频噪声的滤除。
[0011]进一步地，所述幅度放大电路与所述模数转换电路之间还连接有第二低通滤波电路，用于将分离出来的模拟信号进行第二次滤波的提纯。
[0012]进一步地，所述现场可编程门阵列包括顺次连接的存储器和用于分出想象左手或右手的脑电数据的分类电路。
[0013]进一步地，所述幅度分离电路包括晶体管和集成芯片组成的电路。
[0014]进一步地，所述集成芯片采用的型号是LM1881。
[0015]进一步地，所述幅度放大电路包括运算放大器组成的电路。
[0016]为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种具有自动翻页的电子阅读器，通过将采集脑电信号的脑电采集帽与用于自动翻页的控制装置有效的结合，从而实现具有实时性和识别率高的自动翻页。
[0017]为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的:
[0018]本实用新型所述具有自动翻页的电子阅读器装置，包括电子阅读器本体，所述电子阅读器本体连接有所述用于自动翻页的控制装置;所述用于自动翻页的控制装置连接有用于采集脑电信息的脑电采集帽。
[0019]进一步地，所述电子阅读器本体与所述用于自动翻页的控制装置通过无线连接；所述用于自动翻页的控制装置与所述脑电采集帽通过无线连接。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0021]本实用新型新所述的具有自动翻页的电子阅读器装置，利用硬件电路替代现有技术利用软件对脑电信息进行处理，即采用了模拟电子技术中的硬件电路，直接通过硬件底层实现，无须像采用纯软件方式从电脑的应用层逐层到达硬件底层来实现，节省了时间，有利于提高效率，保证实时性；同时利用现场可编程门阵列硬件代替计算机实现对脑电信号的分类处理，提高分类速度。
[0022]同时，运用所述用于自动翻页的控制装置所组成的电子阅读器装置，借助脑电采集帽和电子阅读器本体，也就实现了自动翻页的实时性和高速率。
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0024]图1是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置的结构框架图；
[0025]图2是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中信号预处理器和现场可编程门阵列的内部电路结构图；
[0026]图3是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中峰值检测电路实现的原理波形图；
[0027]图4是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中峰值检测电路的基本单元电路；
[0028]图5是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中幅度分离电路实现的原理框图；
[0029]图6是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中第一低通滤波电路和第二低通滤波电路的基本单元电路；
[0030]图7是本实用新型实施例提供的所述用于自动翻页的控制装置中幅度放大电路与第二低通滤波电路滤波去噪的原理框图；
[0031]图8是本实用新型实施例提供的所述具有自动翻页的电子阅读器装置的结构示意简图；
[0032]图中:
[0033]1:信号预处理器
[0034]11:数模转换电路12:峰值检测电路13:幅度分离电路14:幅度放大电路
[0035]15:模数转换电路16:第一低通滤波器17:第二低通滤波器
[0036]2:现场可编程门阵列
[0037]21:存储器22:分类电路
[0038]3:脑电采集帽4:电子阅读器本体
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0040]如图1所示，本实用新型所述的用于自动翻页的控制装置，包括信号预处理器I和现场可编程门阵列2，其中，所述预处理器I用于对输入的脑电信号进行特征的提取，然后发送至所述现场可编程门阵列进行分类处理，从而输出想象左手或想象右手的信息。
[0041]如图2所示，所述信号预处理器I包括顺次连接的数模转换电路11、峰值检测电路12、幅度分离电路13、幅度放大电路14和模数转换电路15，所述数模转换电路11与脑电采集帽连接，所述模数转换电路15与所述现场可编码门阵列2连接。
[0042]其中所述数模转换电路11将脑电数字信号转换为脑电模拟信号，以用于后端峰值检测电路12的处理。
[0043]所述峰值检测电路12接收所述脑电模拟信号，对该脑电模拟信号进行峰值检测，同时进行电压阈值判断，将所述脑电模拟信号的峰值与预设阈值电压进行比较，若出现所述脑电模拟信号幅度小于阈值电压幅值(存储于所述现场可编程门阵列2中)，则放弃本次脑电模拟信号的处理，视为无效的想象信息，否则将所述脑电模拟信号传给下一个模块进行处理。因为在该过程中，有效的想象脑电模拟信号会有比较大的幅度值，所述峰值检测电路可以有效避免一些干扰，提升识别效率。
[0044]同时，结合图3所述的峰值检测实现的原理图，其中实线表示的是想象的脑电模拟信号的波形，虚线表示的是经过峰值检测电路检测后，得到的接收到的每一个脑电模拟信号的电压峰值。
[0045]结合图4所示，所述峰值检测电路12是利用二极管的单向导通特性，然后配合电容C的充放电特性，在波形上升沿的时候进行充电至上升到该波形的最大值(即峰值)后，保持峰值的电压值，然后检测另一个波形的峰值，最后可以得到几个波形的电压峰值。再利用差分放大电路，对波形的电压峰值和预设阈值电压进行差分，将值预存到存储器，利用现场可编程门阵列2中存储的阈值电压幅值，判断差分后输出的结果，如果大于零则保留，小于零则舍弃。如果判断到全部波形峰值均小于零，则放弃本次信号的处理，不再进行后续处理。从而起到防止无效想象脑电信号的作用，增强抗干扰性，即有效的想象脑电信号会有比较大的幅度值，这一模块可以有效避免一些干扰。
[0046]所述幅度分离电路13其接收所述峰值检测电路12已经经过筛选后传过来的想象脑电信号，通过晶体管和集成芯片(采用的型号为LM1881)搭建起来的幅度分离电路13，将信号中幅度比较大的信号进行分离出来，得到信号幅度比较大的几类信号，达到对有效想象脑电信号的进一步提取和处理。
[0047]同时所述幅度分离电路13还可以选用差分放大的模拟电路电子技术原理构成一个比较器，如图5所示，对输入波形的幅度与阈值电压进行比较，若输出大于零则触发现场可编程门阵列2将控制逻辑门开关将输入线路和输出线路进行闭合，输出幅度大于阈值电压部分的波形;假如比较器输出电压等于或小于零，则触发现场可编程门阵列2控制逻辑门开关接地线，令输出为零电压。这样就可以实现将一些幅度较大的信号从原先的总多波形中分离出来的目的。
[0048]所述幅度放大电路14接收所述幅度分离电路13传过来的几类幅度比较明显的想象脑电信号，通过运算放大器配合电子元器件搭建起来的幅度放大电路14将接收到的信号，进行幅度上一定程度的放大，使有效信号更加明显，为后续的提纯信号做准备，也有利于后续对分类方法识别率的提高。
[0049]所述模数转换电路15接收所述低通滤波器模块传过来的想象脑电信号，对信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号，方便后续的分类处理。
[0050]为了保证输入的脑电信号的纯净性，所述数模转换电路11与所述峰值检测电路12之间还连接有第一低通滤波电路16，用于将转换后的模拟信号进行高频噪声的滤除，保留下低频部分的有效脑电想象信号。具体的电路如图6所示。
[0051]同样，为了保证其接收所述幅度放大电路14传过来的放大信号，所述幅度放大电路14与所述模数转换电路15之间还连接有第二低通滤波电路17，用于对信号进行二次滤波的提纯，以便输送至现场可编程门阵列2的信号处理过程中，使得环境电路影响而夹带外加噪声、高频杂波进行滤除，有利于所述现场可编程门阵列2后续的分类处理。如图7所示，其实幅度放大电路14与第二低通滤波电路17滤波去噪的原理框图。
[0052]所述现场可编程门阵列2包括相互连接的存储器21和分类电路22，所示分类电路22用于分出想象左手或右手的脑电数据。其接收所述A/D模块传过来的想象脑电信号的数据，同时读取存储器中的想象左右手脑电数据，与所处理的几类脑电数据进行比较，分出想象左手或右手的数据后，以便后续处理。
[0053]本实用新型所述的具有自动翻页的电子阅读器装置，包括有脑电采集帽3和电子阅读器本体4，具体结构如图8所示。其中所述脑电采集帽3通过自带的电极采集人脑的脑电信息;所述可编程门阵列2在通过分离电路22得到想象左手或者想象右手的数据后，传输至所述电子阅读器本体4做出向左翻页或者向右翻页，实现自动翻页的效果。
[0054]所述电子阅读器本体4与所述用于自动翻页的控制装置通过无线连接;所述用于自动翻页的控制装置与所述脑电采集帽3通过无线连接。该无线连接在本实施例中采用的是蓝牙连接，但也可以采用其他等效的无线连接，比如WiFi，ZigBee、NFC等。
[0055]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 包括用于对脑电信息特征提取的信号预处理器和用于对提取的脑电信息特征进行数据模式分类处理的现场可编程门阵列； 所述信号预处理器与所述现场可编程门阵列连接； 所述信号预处理器包括顺次连接的数模转换电路、峰值检测电路、幅度分离电路、幅度放大电路和模数转换电路； 所述模数转换电路与所述现场可编码门阵列连接； 所述数模转换电路将脑电信息转换为模拟信号，该模拟信号传输至所述峰值检测电路，所述峰值检测电路对所述模拟信号进行峰值检测；该检测后的信号传输至所述幅度分离电路，所述幅度分离电路通过将检测后的信号中幅度较大的信号分离出来，输送至幅度放大电路对分离后的信号幅值放大，发送至所述模数转换电路转换为数字信号传输至所述现场可编码门阵列。2.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述数模转换电路与所述峰值检测电路之间还连接有第一低通滤波电路，用于将转换后的模拟信号进行高频噪声的滤除。3.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述幅度放大电路与所述模数转换电路之间还连接有第二低通滤波电路，用于将分离出来的模拟信号进行第二次滤波的提纯。4.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述现场可编程门阵列包括相互连接的存储器和用于分出想象左手或右手的脑电数据的分类电路。5.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述幅度分离电路包括晶体管和集成芯片组成的电路。6.根据权利要求5所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述集成芯片采用的型号是LM1881。7.根据权利要求1所述的用于自动翻页的控制装置，其特征在于: 所述幅度放大电路包括运算放大器组成的电路。8.—种具有自动翻页的电子阅读器装置，包括电子阅读器本体，其特征在于: 所述电子阅读器本体连接有如权利要求1-7任意一项所述的用于自动翻页的控制装置； 所述用于自动翻页的控制装置连接有用于采集脑电信息的脑电采集帽。9.根据权利要求8所述的具有自动翻页的电子阅读器装置，其特征在于: 所述电子阅读器本体与所述用于自动翻页的控制装置通过无线连接； 所述用于自动翻页的控制装置与所述脑电采集帽通过无线连接。
【文档编号】G06F3/01GK205721730SQ201620383976
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】余伟江, 黄鑫, 余伟浩
【申请人】华南师范大学
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