图1-2 脑控机器人

智能机器人最近几年非常热门，可以帮助人类做很多事情。脑控机器人更是一项高新技术，更高级，更有实用性，可以随时随地的直接控制机器人，使生活更便捷。

图1-3 脑控技术医学上的应用

   脑电技术不仅应用在生活中，在医学上的应用也很广泛。比如，正常人失去了双臂，同时神经坏死，就算装上了假肢也无法运动自如。但用脑电技术就可以做到，可谓人的第二大脑。虽然目前脑电技术没有达到完全成熟，而且价格也很高昂，但此技术实现的意义重大，相信在未来脑电技术一定会被全盘接受，广泛

使用。

1.3主要工作内容

本设计主要分为两个模块，第一是脑电装备进行人脑表皮的信号采集，并通过TGAM将信号分析处理，转换成特殊数据。第二，单片机串口接受到数据，其中脑波模块通过串口共发出数据513包，主要是通过单片机将前面的512包自动舍弃。然后抓住第513包，将其数据中的专注度提取出来，并通过程序判断来控制灯亮。刚开始采集脑电信号的时候，因为信号不稳，无法提取专注度，所以灯是红色的，当采集的脑电信号稳定时灯显示绿色。

设计过程中，主要工作内容也分为两个模块。第一是脑电套件的焊接，因为条件有限，自己焊接的装备信号采集特别不稳定，所有当有干扰的时候会达不到预期的效果。第二就是单片机的选择与应用，我选择的是cc2541开发板，它的性能比较稳定，有接受与控制的功能。通过UART接受数据，然后经过程序控制灯的亮灭。

这个设计不但可以利用脑电技术控制电子设备，还可以通过灯的颜色判断人的注意力是否集中。所以脑电技术在以后的发展中必然是个热门，可以引领人类走向一个新时代，一个更加信息化、科技化的新领域。

2.基于脑电信号控制LED灯的系统介绍与硬件选择

2.1脑控灯的系统介绍

2.1.1 系统设计要求

本设计的主要要求就是通过脑电套件采集脑电波，然后传送给单片机，经过单片机的判断来控制LED。脑电套件在采取脑电波之前，需要焊接、测试，测试可以分为软件测试和硬件测试。硬件测试就是通电后，戴上脑电套件后LED将会亮红灯，若红灯灭了，说明脑电信号正常，这时候提高注意力将会达到预期效果。本设计关键之处就在于脑电装备运行良好，并且控制好自己的注意力以方便单片机提取专注度。

2.1.2系统模块分析与整体流程

脑控灯主要分为两个模块，第一个模块是脑电套件采集脑电波，然后分析处理采集到的数据，并将数据转换成特定格式。第二，cc2541单片机通过串口通信接收脑电波传送的数据，提取出专注度的值，如果专注度大于百分之四十LED亮绿灯，如果小于百分之四十，LED灯不亮。

图2-1 系统整体流程图

脑电装备采集处理过的数据通过串口通信发送给单片机，cc2541通过串口0，也就是RX引脚来做通信的，是串行接收引脚。

图2-2 串口通信的数据发送过程

串口通信时，一个字节是8位，按照规定当没有通信信号时通信线路保持高电平。在数据发送之前，先发一位0表示起始位，然后再发送8位数据位，数据位按照先低后高的顺序发送，数据位发送完后再发一位1表示停止。

2.2 脑电套件模块分析

2.2.1 脑电套件的组成

脑电套件主要由TGAM、干电极、耳夹、电源构成。其中核心部分就是TGAM。脑波传感模块TGAM是由位于美国硅谷的神念科技公司所研发的[1]，该模块是脑电传感的核心技术，目前世界上很多研发商利用这个模块开发出许多脑电产品，并逐渐被市场所接受。