時間:2011-04-25 14:00:43來源:xuliyuan
本項目的目的是為了僅利用眼球運動控制任天堂游戲機(Nintendo Entertainment System)。因此,需要使用稱之為眼動電圖描記法(EOG)的技術(shù)讀取眼睛位置,并且通過與NES標準協(xié)議接口,模擬游戲控制器。為了實現(xiàn)這兩個任務(wù)要求的多樣性,選擇National Instruments的 Singleboard RIO作為系統(tǒng)控制器。
系統(tǒng)概述
位于臉上眼睛周圍的電極把較小的電信號輸入至在NI Singleboard RIO 子卡上定制的隔離模擬輸入電路。所有處理過程在NI Singleboard RIO上完成并且信息以數(shù)字形式回傳至控制任天堂游戲機的子卡上。
電極
電極用于探測出現(xiàn)在眼睛內(nèi)的非常小的電信號?;F盧實驗室(Waterloo Labs)團隊使用Ambu Blue Sensor N 濕式電極。通過使用濕式電極,導(dǎo)電材料被用于減低皮膚的電阻并且提高導(dǎo)電性。
這些電極按照菱形圖案放置在眼睛的周圍,使用眼動電圖描記法(EOG)檢測眼睛當(dāng)前位置。通過獲取水平電極和垂直電極之間的電壓差,確定眼睛的位置。另外,把接地參考電極放置在頸部,用于過濾掉所有與眼睛位置無關(guān)的基本生物電活動。
隔離電路
如上所述,使用濕式電極降低皮膚的自然電阻,提高導(dǎo)電性。不幸的是,這在改進測量的同時,也會削弱人體對外部電擊,如測量電路的浪涌的防御力。為了防止測試對象遭受可能出現(xiàn)的致命電擊,所以使用隔離電路。
NI Singleboard RIO
在信息通過隔離模擬輸入電路被數(shù)字化之后,信息會傳遞給NI Singleboard RIO,以供分析。RIO上的FPGA最初會獲取信息,然后通過DMA轉(zhuǎn)移至內(nèi)置實時控制器(Real Time Controller)進行處理。
然后,把水平和垂直眼睛位置信號與預(yù)置閾值做比較。如果測量的信號超過閾值,會觸發(fā)控制器指令并且送回至子卡,以控制任天堂游戲機。例如,如果測試對象明顯看向左邊,與左邊按下的按鈕對應(yīng)的數(shù)字線路會起作用并且分配給子卡,從而傳送到游戲機。
任天堂
任天堂控制器基本上是一個串行連接8條數(shù)據(jù)線的移位寄存器,每條數(shù)據(jù)線都與控制器上的一個按鈕對應(yīng)。所有這些都通過往返任天堂游戲機的信號(例如鎖存器和時鐘信號)完成。通過在子卡上進行重新構(gòu)建并且用數(shù)字線路替代控制器按鈕,團隊可以成功控制任天堂游戲機。
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