视觉和触觉融合的点阵刺激装置研究

摘要

感知与认知心理学是心理学一重要分支，感知与认知心理学主要研究人的高级心理过程，诸如:知觉、触觉、思维、语言甚至是人脑对记忆的加工与信息处理过程。针对这一高级的心理学研究就需要有科学的理论基础和大量的数据来支撑，以证实研究的可靠性与真实性。因此，设计科学的心理学实验不仅可以在研究过程中得到大量的实验测试数据，同时其实验结果也是验证心理学基础理论的一项重要手段。但是一些感觉知觉心理学实验受制于实验设备和器材，为了解决现有心理学测试实验装置的局限性，本文设计了一款应用于知觉和认知心理学领域的视觉与触觉融合的点阵刺激实验测试装置。装置性能高效、稳定且满足心理学实验对准确性的高要求，装置可以应用于心理学领域有关视觉和触觉等一系列感知认知科学研究实验。　　本文结合当下心理学领域对实验与设备的要求，综合分析国内外有关视觉与触觉等感知心理学实验装置的研究现状与发展趋势，对比国内外现有视觉与触觉设备的优缺点、取长补短，设计本文视觉和触觉融合的点阵刺激装置。　　装置整体分为上位机和下位机两部分，硬件电路设计主要集中在下位机部分，以单片机为核心，围绕外围一些电路组成单片机最小控制系统，再与外设驱动电路视觉点阵躯动电路、触觉点阵驱动电路以及视觉刺激装置与触觉刺激装置组成装置整体硬件系统。在软件上完成电路设计，判断硬件电路正确性，在EDA软件上完成电路板绘制，最后制造成本文所述装置电路板。　　软件设计分为上位机控制程序与下位机控制程序，上位机应用visual studio软件编写功能界面与底层驱动程序，用于与下位机通讯并给下位机发送控制命令。下位机程序通过Keil软件编写，完成上位机数据处理过程并执行命令控制视觉刺激装置与触觉刺激装置。　　为了验证装置的可靠性与准确性，设计了装置功能测试、响应测试、光照度测试、温度性能测试以及用户评价实验，进一步验证了装置的性能稳定性，并且可以应用于知觉和认知心理学实验;同时简单地证实了视觉与触觉之间的影响关系，并在最后进行了本文的分析总结和展望。

目录

声明

摘要

1．1课题研究背景和意义

1．2国内外心理学视觉与触觉刺激装置研究现状

1．3点阵刺激装置研究重点与难点

1．4论文的主要内容

2．1引言

2．2视觉刺激与触觉刺激装置设计

2．2．1视觉刺激装置的设计

2．2．2触觉刺激装置的结构

2．3点阵刺激装置的控制模块电路设计

2．4点阵刺激装置的视觉点阵驱动电路

2．4．1点阵刺激装置的视觉点阵行驱动电路

2．4．2点阵刺激装置的视觉点阵列驱动电路

2．5点阵刺激装置的触觉点阵驱动电路

2．6点阵刺激装置的控制系统整体电路设计

2．7点阵刺激装置的集成电路板设计

2．8本章小结

3．1引言

3．2点阵刺激装置的上位机控制平台开发设计

3．2．1点阵刺激装置的端口配置界面设计

3．2．2点阵刺激装置的数据发送界面设计

3．2．3点阵刺激装置的视觉与触觉点阵命令控制界面设计

3．2．4点阵刺激装置的菜单功能界面设计

3．3点阵刺激装置下位机控制程序设计

3．3．1点阵刺激装置下位机串口与蓝牙通信设计

3．3．2点阵刺激装置下位机视觉控制程序设计

3．3．3点阵刺激装置下位机触觉控制程序设计

3．3．4点阵刺激装置下位机中断服务函数设计

3．4系统整体介绍

3．5本章小结

4．1引言

4．2点阵刺激装置的结构设计

4．3点阵刺激装置系统可用性测试

4．3．1点阵刺激装置视觉刺激显示实验

4．3．2点阵刺激装置触觉刺激再现实验

4．4点阵刺激装置刺激生成分析

4．4．1视觉点阵刺激生成分析

4．4．2触觉点阵刺激生成分析

4．5点阵刺激装置极限性能测试

4．5．1点阵刺激装置视觉刺激光照度测试

4．5．2点阵刺激装置触觉刺激响应测试

4．5．3点阵刺激装置工作温度性能测试

4．6本章小结

第五章点阵刺激装置用户评价实验

5．2．1实验装置仪器

5．2．2实验环境及受试人员

5．3实验方法

5．3．1视觉刺激用户评价实验设计

5．3．2触觉刺激用户评价实验设计

5．3．3视觉和触觉融合刺激用户评价实验设计

5．4实验结果与讨论

5．4．1视觉刺激用户评价实验结果与讨论

5．4．2触觉刺激用户评价实验结果与讨论

5．4．3视觉和触觉融合刺激用户评价实验结果与讨论

5．5实验结论

5．6本章小结

6．1论文总结

6．2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目和成果

致谢