睡眠監(jiān)測器的制作教程

第1步：材料和工具

為了構(gòu)建睡眠讀卡器頭帶，您需要以下材料：

頭帶（此項(xiàng)目使用HOTER Sportline頭帶）

Adafruit Flora微控制器

Flora可穿戴藍(lán)莓LE模塊

Flora RGB Neo Pixel LED

Snaps

導(dǎo)電線

電線

螺紋

電池組

Bitalino腦電圖與UC-E6電纜和3芯電極電纜

面料

松緊帶

以下工具將幫助您構(gòu)建頭帶：

縫紉針

剪刀

剝線鉗

烙鐵和填充金屬

步驟2：準(zhǔn)備

在構(gòu)建睡眠讀卡器頭帶之前，請花點(diǎn)時(shí)間了解腦電波和一些基本電路。在大腦內(nèi)，稱為神經(jīng)元的特殊細(xì)胞在體內(nèi)協(xié)調(diào)不同的活動(dòng)。這些神經(jīng)元通過發(fā)送幾乎采用波浪形式的電信號來運(yùn)行節(jié)目。眾所周知，大腦會產(chǎn)生四種不同類型的波--α，β，θ和δ。這些波可以通過特定的頻率范圍來區(qū)分，并且每個(gè)范圍對應(yīng)于一定水平的心理活動(dòng)。你的頭帶將使用一種稱為腦電圖（EEG）的設(shè)備來識別這些波，因?yàn)槟愕拇竽X會在睡眠時(shí)產(chǎn)生它們。

為了制作睡眠閱讀器，你需要連接一些設(shè)備來連接它們。頭帶。主要設(shè)備是微處理器，這是一臺小型計(jì)算機(jī);藍(lán)牙模塊，這是一個(gè)允許頭帶與您的計(jì)算機(jī)通信的芯片; NeoPixel，一種變色燈;腦電圖;和一個(gè)電池。

整個(gè)系統(tǒng)是通過導(dǎo)電線將每個(gè)設(shè)備連接在特定位置而構(gòu)建的。如果您沒有使用這些線程的經(jīng)驗(yàn)，可以在此處獲得教程。線程綁在快照中，可以輕松連接和移除Flora微處理器和藍(lán)牙模塊。按扣的一端將進(jìn)入織物，另一端進(jìn)入電氣設(shè)備。這里提供了實(shí)現(xiàn)這些快照的教程。

系統(tǒng)構(gòu)建完成后，必須提供代碼。該項(xiàng)目專門使用Arduino代碼。如果您想熟悉Arduino代碼，https：//www.arduino.cc上有很多有用的教程。為了實(shí)現(xiàn)用于此項(xiàng)目的代碼，您需要在https://www.arduino.cc/en/Main/Software下載Arduino應(yīng)用程序。這將需要補(bǔ)充Flora板，可在此處獲得。您還需要下載一些其他庫來擴(kuò)展微處理器的功能;這可以使用www.github.com完成。必要的庫是：

快速傅里葉變換（FFT）

Adafruit BLE（藍(lán)牙）

Adafruit NeoPixel

最后，您應(yīng)該在智能手機(jī)上下載Adafruit Bluefruit LE Connect應(yīng)用程序，以便與頭帶一起使用。

步驟3：安全性

人體只能承受有限的電力暴露，因此在使用電子設(shè)備時(shí)需要適當(dāng)?shù)淖o(hù)理。電氣安全的主要原則是避免讓您的身體成為電流通電的通路。一些避免這種情況的一般做法是：

電源關(guān)閉時(shí)只接觸電線和其他金屬電路

使用帶絕緣手柄的工具

嘗試

盡量用一只手而不是兩只手工作，以減少電流流經(jīng)心臟的風(fēng)險(xiǎn)

建立電路時(shí)要注意的另一個(gè)問題是電流會點(diǎn)燃易燃材料，因此必須確保電路中的電線完全連接。否則，你可能會點(diǎn)燃頭發(fā)或頭帶著火。

警告：此頭帶不是經(jīng)過認(rèn)證的醫(yī)療器械，不應(yīng)用于診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

第4步：提示與提示

以下是構(gòu)建睡眠讀卡器頭帶時(shí)要記住的一些提示：

確保導(dǎo)電線的末端在連接后沒有相互接觸

如果在將微型控制器連接到Arduino時(shí)Arduino中的端口不可用，請按照以下步驟上傳代碼：

連接微控制器時(shí)，按住微控制器上的復(fù)位按鈕上傳代碼

當(dāng)狀態(tài)欄從編譯切換到上傳時(shí)，松開復(fù)位按鈕

代碼應(yīng)上傳并且現(xiàn)在應(yīng)該識別端口

在按扣上焊接時(shí)，請小心避免將兩個(gè)引腳焊接在一起，以便您不要縮短你的c ircuit。萬用表可用于測試是否在引腳之間建立連接

確保在戴上頭帶時(shí)按扣保持連接

確保藍(lán)牙模塊在數(shù)據(jù)模式而非命令模式

構(gòu)建頭帶后，您需要確保它有效工作！為了獲得良好的信號，請確保通過擦去灰塵，松散的線，頭發(fā)或其他干擾物來清潔電極與前額之間的接觸。

步驟5：開始構(gòu)建您的電路！

現(xiàn)在您已經(jīng)具備了一些背景知識和安全程序，您已準(zhǔn)備好構(gòu)建小時(shí)頭帶。請仔細(xì)閱讀以下說明，并注意圖像上留下的注釋以及更多說明。

步驟6：電路圖

上面的電路圖顯示了完成電路中的連接。使用此電路圖作為參考，以確保您的電路已正確接線。

步驟7：焊接捕捉到Flora微處理器

如果你沒有看到教程的鏈接如何在“準(zhǔn)備”步驟中使用快照，立即查看。此時(shí)，您將把快照連接到微處理器和藍(lán)牙模塊。你不想弄亂這個(gè)部分，因?yàn)殡s亂的焊接工作會破壞你的電路。

微處理器將需要在以下引腳上捕捉：

所有3個(gè)接地（GND）引腳

兩個(gè)3.3V電源引腳

SCL＃3

RX＃0

TX＃1

數(shù)碼針＃9

步驟8：焊接卡入藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊這些引腳需要快照：

3.3V電源

TX

RX

GND

步驟9：為Flora微處理器縫制捕捉到織物

現(xiàn)在您可以將捕捉的另一端縫到織物上。確保使用藍(lán)牙模塊和微處理器及其連接的按扣正確排列這些快照！

步驟10：將按扣縫入藍(lán)牙模塊的光纖

現(xiàn)在縫制藍(lán)牙按鈕。

步驟11：將藍(lán)牙模塊連接到Flora微處理器

接下來，通過在每個(gè)設(shè)備的相應(yīng)按扣之間縫制導(dǎo)電線，將藍(lán)牙模塊連接到Flora微處理器。需要以下引腳連接：

藍(lán)牙3.3V至微處理器3.3V

藍(lán)牙TX至微處理器RX＃0

藍(lán)牙RX至微處理器TX ＃1

藍(lán)牙GND到微處理器GND

步驟12：將新像素連接到Flora MicroProcessor

通過以下方式將Neo Pixel連接到微處理器：

NeoPixel LED輸入到微處理器數(shù)字引腳＃9

NeoPixel接地到微處理器接地

NeoPixel電源到微處理器電源

步驟13：將電池組連接到Flora微處理器

這部分是重要的;您可能需要一個(gè)電源來使一切正常工作！

步驟14：構(gòu)建EEG電纜

此電纜使用EEG芯片，3芯電極電纜和UC-E6電纜。 EEG芯片必須正確對齊，以便讀取“EEG”的一端連接到電極電纜，如上圖所示。

步驟15：將EEG連接到Flora微處理器

將EEG電纜連接到Flora微處理器。上面的圖像標(biāo)有說明，以顯示連接電線的正確位置。將進(jìn)行以下連接：

紅線接通電源

黑線接地

紫線到SCL＃3

步驟16：將電極縫合到頭帶中

將電極縫入頭帶內(nèi)側(cè)。確保電極放置在正確的位置?？搭^帶的內(nèi)側(cè)，紅色電極應(yīng)放在左側(cè)，白色電極應(yīng)位于中間，黑色電極應(yīng)位于右側(cè)。

步驟17 ：Stitch Cloth和Strap to Headband

現(xiàn)在你已經(jīng)完成了頭帶！ Woohoo！

第18步：上傳代碼

現(xiàn)在您可以將此代碼上傳到頭帶，為其提供心靈閱讀能力！

步驟19：將頭帶連接到手機(jī)

打開Adafruit Bluefruit LE Connect應(yīng)用程序并將手機(jī)連接到Adafruit藍(lán)莓LE。

步驟20：戴上頭帶并收集數(shù)據(jù)

現(xiàn)在你可以戴上頭帶并進(jìn)行測試了！您可以在Adafruit Bluefruit LE Connect應(yīng)用程序中選擇“UART”以查看數(shù)據(jù)。

步驟21：將數(shù)據(jù)從手機(jī)導(dǎo)出到計(jì)算機(jī)

收集數(shù)據(jù)后，您可以以多種文件格式導(dǎo)出數(shù)據(jù)。我們建議將其導(dǎo)出為.txt文件，以便在Excel中進(jìn)行分析。

步驟22：數(shù)據(jù)分析

以下是一個(gè)示例您可以制作的圖形類型，用于可視化和解釋頭帶中的數(shù)據(jù)。我們將delta，theta，alpha和beta范圍都標(biāo)記為關(guān)閉，以顯示每個(gè)點(diǎn)落在哪個(gè)范圍內(nèi)。

步驟23：進(jìn)一步的想法

完成睡眠讀卡器頭帶后，請隨意探索對設(shè)計(jì)的一些修改。也許嘗試修改代碼以自動(dòng)收集數(shù)據(jù)并生成評估用戶睡眠模式的報(bào)告。或者你可以連接一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來監(jiān)控用戶入睡時(shí)的確切時(shí)間，通過深度睡眠和REM睡眠進(jìn)行監(jiān)控，然后醒來。也許您對錄制睡眠談話感興趣，在這種情況下，您可以包括在用戶點(diǎn)擊REM睡眠時(shí)激活的錄音機(jī)。可能性是無窮無盡的！

步驟24：識別

此項(xiàng)目代碼的傅立葉變換部分使用了已發(fā)布的代碼在這個(gè)頁面上挪威創(chuàng)作。此外，代碼的NeoPixel部分引用了Adafruit提供的示例。