鍛煉腦手眼耳協(xié)調(diào)能力的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子技術(shù)和生物技術(shù)。本產(chǎn)品的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖如圖1所示，整機(jī)產(chǎn)品由外殼，輸入部分，輸出部分，單片機(jī)中央控制器及相關(guān)電路，軟件系統(tǒng)，以及電池組成。主要功能是通過本設(shè)備的鍛煉，提高使用者的腦，手，眼，耳的協(xié)調(diào)能力。軟件有三類功能設(shè)定：A類通過用戶根據(jù)LED燈提示或語音提示，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按動(dòng)按鍵或搖動(dòng)搖桿，鍛煉腦手眼耳協(xié)調(diào)的協(xié)調(diào)能力；B類通過用戶快速記住哪些按鍵是剛才被點(diǎn)亮過的，按下這些按鍵，鍛煉視覺相關(guān)的短時(shí)記憶能力；C類通過語音播放一系列按鍵數(shù)字后，用戶記住剛才播放的數(shù)字組合，來按下對(duì)應(yīng)的按鍵，鍛煉聽覺相關(guān)的短時(shí)記憶能力。
【專利說明】鍛煉腦手眼耳協(xié)調(diào)能力的設(shè)備
—.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鍛煉腦手眼耳協(xié)調(diào)能力的設(shè)備，屬于電子技術(shù)和生物技術(shù)。
[0002]二.【背景技術(shù)】(這一部分主要寫這種鍛煉協(xié)調(diào)能力的設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，存在的缺陷。)
[0003]1.根據(jù)生物學(xué)的研究，通過聯(lián)動(dòng)和反饋鍛煉來提高腦手眼耳的協(xié)調(diào)能力，以及鍛煉短時(shí)記憶能力，可以達(dá)到降低老年癡呆發(fā)病幾率的效果。
[0004]2.。目前類似的產(chǎn)品有掌上打地鼠游戲機(jī)，但是存在的不足有:1)它只能鍛煉大拇指的動(dòng)作，對(duì)其他手指的鍛煉缺失。而生物研究發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)中指，無名指和小指的鍛煉，更有助于降低老年癡呆的發(fā)病幾率。2)它只能鍛煉眼腦手的協(xié)調(diào)能力，對(duì)聽覺和手指的協(xié)調(diào)能力的鍛煉缺失。3)它只有按壓一個(gè)動(dòng)作，而手指需要有轉(zhuǎn)動(dòng)等更多動(dòng)作來維護(hù)神經(jīng)的健康。4)它的目的在于游戲，沒有針對(duì)老年人做特殊設(shè)計(jì)。例如有的關(guān)卡難度設(shè)計(jì)過高，超過老年人的反應(yīng)能力，而且過快的速度也容易引起血壓上升等問題。它更適合于兒童和青少年。5)它沒有鍛煉短時(shí)記憶能力的功能。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于，提供克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鍛煉協(xié)調(diào)能力的設(shè)備，通過本設(shè)備的鍛煉，能夠提高使用者的腦，手，眼，耳的協(xié)調(diào)能力，進(jìn)而降低老年癡呆的發(fā)病幾率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:
[0007]—種鍛煉協(xié)調(diào)能力的設(shè)備，包括單片機(jī)中央控制器、輸入按鍵、音量調(diào)節(jié)開關(guān)、搖桿、LED燈、小型揚(yáng)聲器、和系統(tǒng)軟件；所述輸入按鍵包括數(shù)字按鍵；其特征在于:
[0008]所述設(shè)備通過調(diào)用不同的子程序，完成三類的功能:
[0009]A類:通過LED燈給出燈光提示、或通過揚(yáng)聲器給出語音提示，用戶在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)操作按鍵或搖桿完成提示指示的動(dòng)作；
[0010]B類:點(diǎn)亮某些LED燈，保持一定時(shí)間，然后熄滅所述LED燈，用戶根據(jù)記憶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按下剛才亮起的按鍵；
[0011]C類:通過輸出系統(tǒng)語音播放一系列按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)字，播報(bào)結(jié)束后，用戶根據(jù)記住的數(shù)字在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按下對(duì)應(yīng)的按鍵。
[0012]其中輸入按鍵的布局根據(jù)人體工程學(xué)，分為左、右拇指對(duì)應(yīng)的按鍵，左、右食指對(duì)應(yīng)的縱向按鍵，左、右拇指對(duì)應(yīng)的搖桿，左、右中指對(duì)應(yīng)的搖桿，左、右無名指和/或小指對(duì)應(yīng)的按鍵，所述各按鍵和搖桿均處于能夠被對(duì)應(yīng)各手指靈活操作的位置。
[0013]內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)由分立芯片組成，所述分立芯片包括集成入語音芯片功能的單片機(jī)、和譯碼器。
[0014]內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)也可以由單獨(dú)的語音芯片，單片機(jī)和譯碼器等分立芯片組成。
[0015]內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)還可以由定制芯片構(gòu)成，所述定制芯片是將各分立芯片的功能集成到一個(gè)芯片上，所述各分立芯片包括單片機(jī)、譯碼器，語音芯片。
[0016]本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案之后，具有如下優(yōu)點(diǎn):[0017]1.本產(chǎn)品能全面鍛煉腦，手，眼，耳的協(xié)調(diào)能力和大腦的短時(shí)記憶的能力。
[0018]2.本產(chǎn)品能夠全面鍛煉各手指，尤其是對(duì)中指，無名指，小指的鍛煉，對(duì)降低老年癡呆癥的發(fā)病幾率有較大的影響。
[0019]3.本產(chǎn)品能夠全面的鍛煉手指的動(dòng)作，包括按壓和轉(zhuǎn)動(dòng)等。
[0020]4.本產(chǎn)品根據(jù)人體工程學(xué)和老年人的特點(diǎn)，做了專門的設(shè)計(jì)，從而更適合老年人使用，在娛樂中獲得身體的鍛煉。
三.【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1.系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖
[0022]圖2.產(chǎn)品正面圖
[0023]1-10號(hào)按鍵為普通圓形按鍵，11和12號(hào)為方形縱向按鍵。1_12號(hào)鍵均內(nèi)置LED燈。電源和音量調(diào)節(jié)鍵是一個(gè)復(fù)用的多級(jí)可變電阻開關(guān)。
[0024]圖3.產(chǎn)品背面圖
[0025]13，14號(hào)鍵為大號(hào)普通圓形按鍵，不內(nèi)置LED燈。
[0026]圖4.電路原理圖
[0027]PWR是電源正極，通過電源開關(guān)連接到VDD，控制整機(jī)的電源。14個(gè)按鍵開關(guān)上拉后，連接單片機(jī)的輸入口，按下鍵低電平有效。
[0028]一片4-16譯碼器連接單片機(jī)的輸出口，通過鎖存后點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈。
[0029]聲音輸出通過音量調(diào)節(jié)開關(guān)連接一個(gè)小型揚(yáng)聲器。
[0030]四個(gè)搖桿連接到單片機(jī)的輸入口。
[0031]圖5.軟件總體流程圖
[0032]系統(tǒng)軟件的總體圖，雙向箭頭表示兩個(gè)模塊之間有交互。
[0033]圖6.選級(jí)子程序流程圖
[0034]合法的判斷是當(dāng)輸入的是搖桿或其他超過級(jí)別范圍的按鍵時(shí)，返回程序的開始，提示并等待用戶輸入。
[0035]圖7.發(fā)音子程序流程圖
[0036]根據(jù)主程序輸入的數(shù)字V，在語句表中查找對(duì)應(yīng)的語句文件，然后驅(qū)動(dòng)小型揚(yáng)聲器播放此語句。
[0037]圖8.隨機(jī)數(shù)子程序流程圖
[0038]它負(fù)責(zé)產(chǎn)生主程序指定個(gè)數(shù)的無重復(fù)數(shù)的一系列隨機(jī)數(shù)。
[0039]圖9.LED燈控制程序流程圖
[0040]根據(jù)數(shù)組H中的數(shù)據(jù)點(diǎn)亮每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的LED燈。
[0041]圖10.A類關(guān)卡主程序流程圖
[0042]程序是個(gè)循環(huán)，根據(jù)數(shù)組中的數(shù)字，不斷點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈或語音提示，如果用戶在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按下了對(duì)應(yīng)的按鍵或完成了相應(yīng)的操作，就說明反應(yīng)正確，得分。超時(shí)或做錯(cuò)都不得分。直到數(shù)組中的數(shù)字用完。
[0043]圖11.B類關(guān)卡主程序流程圖
[0044]程序先點(diǎn)亮數(shù)組中數(shù)字對(duì)應(yīng)的所有LED燈，保持K秒讓用戶記住哪些燈是亮的，然后熄滅燈，用戶根據(jù)記憶按下剛才亮起的按鍵，按鍵錯(cuò)誤會(huì)被扣除一定分?jǐn)?shù)，當(dāng)按鍵數(shù)目等于數(shù)組中的數(shù)字?jǐn)?shù)目時(shí)，或到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，程序結(jié)束。
[0045]圖12.C類關(guān)卡主程序流程圖
[0046]程序用語音播報(bào)出數(shù)組中全部的數(shù)字，播報(bào)結(jié)束后，用戶根據(jù)記住的數(shù)字按下對(duì)應(yīng)的按鍵，按鍵錯(cuò)誤會(huì)被扣除一定分?jǐn)?shù)，當(dāng)按鍵數(shù)目等于數(shù)組中的數(shù)字?jǐn)?shù)目時(shí)，或到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，程序結(jié)束。
[0047]圖13.報(bào)數(shù)跳轉(zhuǎn)子程序
[0048]程序根據(jù)得分是否達(dá)到過關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來決定跳轉(zhuǎn)的方向，如果達(dá)到，進(jìn)入下一關(guān)，如果沒達(dá)到，重復(fù)本關(guān)。
[0049]程序中所用到的參數(shù)的說明:
[0050]d:本關(guān)得分
[0051]p，n，S:產(chǎn)生P個(gè)范圍為1-n的隨機(jī)整數(shù)，構(gòu)成數(shù)組S ;
[0052]V:發(fā)音子程序的輸入(指明在語音表中的位置)
[0053]K:保持燈亮的秒數(shù)
[0054]H, i, E:數(shù)組H，數(shù)組長(zhǎng)度為i。E為亮燈參數(shù)，E = 1，燈亮，E = 0，熄滅所有燈
[0055]f，g:C類主程序語音報(bào)數(shù)時(shí)間隔f，播放遍數(shù)g
[0056]t:每次操作的預(yù)設(shè)時(shí)間，不同關(guān)卡的t不同。
四.【具體實(shí)施方式】
[0057]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0058]本產(chǎn)品的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，整機(jī)產(chǎn)品由外殼，輸入部分，輸出部分，單片機(jī)中央控制器及相關(guān)電路，軟件系統(tǒng)，以及電池組成。下面分別詳細(xì)敘述:
[0059]1.外觀:產(chǎn)品是手持電子設(shè)備，呈長(zhǎng)方形，角部做磨圓處理。產(chǎn)品正面圖見圖2，背面圖見圖3.[0060]2.輸入部分:輸入部分由根據(jù)功能需要布置的10個(gè)數(shù)字按鍵，4個(gè)其他按鍵，一個(gè)音量調(diào)節(jié)和電源開關(guān)的復(fù)用鍵，4個(gè)搖桿組成。本發(fā)明的核心之一是根據(jù)生物學(xué)研究選擇輸入組件和各組件的位置布局，配合軟件實(shí)現(xiàn)合理的鍛煉。
[0061]3.輸出部分:輸出部分由12個(gè)LED燈(分別位于對(duì)應(yīng)數(shù)字按鍵的下方，即LED燈亮起，對(duì)于用戶來說是按鍵亮起)和I個(gè)小型揚(yáng)聲器組成。
[0062]4.單片機(jī)中央控制器:它通過相關(guān)電路和外圍芯片連接各輸入輸出設(shè)備，并對(duì)它們進(jìn)行控制。
[0063]5.系統(tǒng)軟件:系統(tǒng)軟件是本發(fā)明的核心之一，軟件總體流程圖見圖5。各子程序的流程圖見圖6-圖13。
[0064]上電后，程序首先完成初始化，然后選擇級(jí)別子程序調(diào)用發(fā)音子程序完成級(jí)別的選擇提示，用戶通過按數(shù)字鍵選擇級(jí)別。然后程序進(jìn)入相應(yīng)的級(jí)別的第一關(guān)。
[0065]級(jí)別分為三大類:A類通過用戶根據(jù)LED燈提示或語音提示，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按動(dòng)按鍵或搖動(dòng)搖桿，鍛煉腦手眼耳協(xié)調(diào)的協(xié)調(diào)能力類通過用戶快速記住哪些按鍵是剛才被點(diǎn)亮過的，按下這些按鍵，鍛煉視覺相關(guān)的短時(shí)記憶能力；C類通過語音播放一系列按鍵數(shù)字后，用戶記住剛才播放的數(shù)字組合，來按下對(duì)應(yīng)的按鍵，鍛煉聽覺相關(guān)的短時(shí)記憶能力。[0066]關(guān)卡主程序調(diào)用發(fā)音子程序，隨機(jī)數(shù)生成子程序，LED控制子程序完成本關(guān)的功能并計(jì)算出得分。
[0067]報(bào)數(shù)跳轉(zhuǎn)子程序根據(jù)是否達(dá)到合格分?jǐn)?shù)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)關(guān)卡，同時(shí)調(diào)用發(fā)音子程序給出提示。
[0068]當(dāng)通過最后一個(gè)級(jí)別的最后一關(guān)后，程序結(jié)束，機(jī)器進(jìn)入關(guān)機(jī)或休眠狀態(tài)。用戶也可以隨時(shí)通過硬件的電源開關(guān)來關(guān)閉機(jī)器。
[0069]A類級(jí)別的設(shè)定原則:
[0070]I)根據(jù)中老年人的反應(yīng)速度設(shè)置不同的兩個(gè)動(dòng)作的反應(yīng)間隔。
[0071]2)每個(gè)難度級(jí)別內(nèi)，各個(gè)回合中，兩次操作的時(shí)間間隔保持一致。不同級(jí)別之間，級(jí)別越低，間隔越長(zhǎng)，級(jí)別越高，間隔越小。
[0072]B類級(jí)別的設(shè)定原則:
[0073]I)根據(jù)每次需要記住的燈的個(gè)數(shù)確定難度級(jí)別,級(jí)別越低,每次亮燈的個(gè)數(shù)越少，級(jí)別越高，每次亮燈的個(gè)數(shù)越多。
[0074]2)級(jí)別越低，亮燈后保持的時(shí)間越長(zhǎng)，級(jí)別越高，亮燈后保持的時(shí)間越短。
[0075]C類級(jí)別的設(shè)定原則:
[0076]I)根據(jù)每次需要記住的按鍵的個(gè)數(shù)確定難度級(jí)別，級(jí)別越低，每次播放的數(shù)字個(gè)數(shù)越少，級(jí)別越高，每次播放的數(shù)字個(gè)數(shù)越多。
[0077]2)級(jí)別越低，兩個(gè)數(shù)字的報(bào)數(shù)時(shí)間隔越長(zhǎng)，級(jí)別越高，兩個(gè)數(shù)字的報(bào)數(shù)時(shí)間隔越短。
[0078]3)由于數(shù)字增多后記住的難度增加是非線性增長(zhǎng)，所以級(jí)別越低，每次重復(fù)的遍數(shù)越少，級(jí)別越高，每次重復(fù)的遍數(shù)越多。
[0079]6.電池:本產(chǎn)品由電池供電。
[0080]根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)具體的產(chǎn)品如下:
[0081]1.外部和硬件電路如圖2-圖5所示。
[0082]2.系統(tǒng)軟件的具體設(shè)置:
[0083]難度級(jí)別分成12級(jí)，對(duì)應(yīng)12個(gè)數(shù)字按鍵，每級(jí)有6個(gè)回合，I，4，7，10級(jí)為A類，主要鍛煉腦手眼耳協(xié)調(diào)，每個(gè)回合有50個(gè)操作動(dòng)作。
[0084]2,5,8,11級(jí)為B類，主要鍛煉視覺相關(guān)的短時(shí)記憶。每個(gè)回合有20個(gè)組合操作。
[0085]3,6,9,12級(jí)為C類，主要鍛煉聽音后的短時(shí)記憶。每個(gè)回合有20個(gè)組合操作。
[0086]A類:調(diào)用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生子程序，對(duì)于第1，4級(jí)，P = 60，η = 18，對(duì)于第7，10級(jí)，ρ=120，η = 18，生成數(shù)組S。第1.4級(jí)每次使用I個(gè)數(shù)，第7，10級(jí)每次使用2個(gè)數(shù)。對(duì)于S中的數(shù)，如果為1-12，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)組H，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈，如果為13-18，調(diào)用發(fā)音子程序發(fā)出提不首。
[0087]如果用戶有輸入，比對(duì)是否按鍵正確，正確得2分，錯(cuò)誤不得分。兩個(gè)輸入的級(jí)別，每按對(duì)一個(gè)得I分。第1，4級(jí)是每次第一個(gè)接收到的按鍵為有效值，第7，10級(jí)有兩個(gè)輸入，每次取第一個(gè)接收到的按鍵為有效值，兩個(gè)輸入不分先后順序，每次只要與兩個(gè)數(shù)字中一個(gè)符合即可得I分。
[0088]當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間t還沒有輸入，本次操作不得分。
[0089]如果到達(dá)數(shù)組結(jié)束，輸出得分給主程序。[0090]B類:調(diào)用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生子程序,第2級(jí)ρ = 4 ;第5級(jí)ρ = 5,第8,11級(jí)ρ = 6, η均為12。
[0091 ] 使H = S，ρ = i，點(diǎn)亮數(shù)組中全部數(shù)對(duì)應(yīng)的LED燈，保持K秒，第11級(jí)的K數(shù)值略減小。熄滅燈，等待用戶輸入，有輸入后將用戶輸入的按鍵下的LED燈點(diǎn)亮，并比對(duì)是否此數(shù)在數(shù)組中。直到按鍵數(shù)目達(dá)到P或達(dá)到預(yù)定的時(shí)間t。錯(cuò)一個(gè)扣20分，最低得分為O分。
[0092]熄滅用戶按亮的LED燈。然后點(diǎn)亮輸入錯(cuò)誤的燈，調(diào)用發(fā)音子程序，發(fā)出提示音。保持半秒后熄滅LED燈。輸出得分給主程序。
[0093]C類:調(diào)用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生子程序，第3級(jí)ρ = 5 ;第6級(jí)ρ = 6，第9級(jí)ρ = 7，第12級(jí)P = 8.η 均為 14。
[0094]報(bào)出數(shù)組，每數(shù)間隔f時(shí)間。重復(fù)播放的遍數(shù)g:第3，6級(jí)g = 1，第9，12級(jí)g =2。
[0095]播放過程中用戶的輸入無效，只有當(dāng)播放完成，語音提示開始后才開始進(jìn)入等待用戶輸入的狀態(tài)。
[0096]有輸入后將用戶輸入的按鍵下的LED燈點(diǎn)亮，并比對(duì)是否此數(shù)在數(shù)組中。直到按鍵數(shù)目達(dá)到P或達(dá)到預(yù)定的時(shí)間t。錯(cuò)一個(gè)扣20分，最低得分為O分。
[0097]熄滅用戶按亮的LED燈。調(diào)用發(fā)音子程序，報(bào)出按鍵錯(cuò)誤的數(shù)字。
[0098]輸出得分給主程序。
[0099]過關(guān):達(dá)到80分或以上為過關(guān)。
[0100]3.供電:兩節(jié)1.5伏干電池供電。
【權(quán)利要求】
1.一種鍛煉協(xié)調(diào)能力的設(shè)備，包括單片機(jī)中央控制器、輸入按鍵、音量調(diào)節(jié)開關(guān)、搖桿、LED燈、小型揚(yáng)聲器、和系統(tǒng)軟件；所述輸入按鍵包括數(shù)字按鍵；其特征在于: 所述設(shè)備通過調(diào)用不同的子程序，完成三類的功能: A類:通過LED燈給出燈光提示、或通過揚(yáng)聲器給出語音提示，用戶在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)操作按鍵或搖桿完成提示指示的動(dòng)作； B類:點(diǎn)亮某些LED燈，保持一定時(shí)間，然后熄滅所述LED燈，用戶根據(jù)記憶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按下剛才亮起的按鍵； C類:通過輸出系統(tǒng)語音播放一系列按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)字，播報(bào)結(jié)束后，用戶根據(jù)記住的數(shù)字在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按下對(duì)應(yīng)的按鍵。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中輸入按鍵的布局根據(jù)人體工程學(xué)，分為左、右拇指對(duì)應(yīng)的按鍵，左、右食指對(duì)應(yīng)的縱向按鍵，左、右拇指對(duì)應(yīng)的搖桿，左、右中指對(duì)應(yīng)的搖桿，左、右無名指和/或小指對(duì)應(yīng)的按鍵，所述各按鍵和搖桿均處于能夠被對(duì)應(yīng)各手指靈活操作的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)由分立芯片組成，所述分立芯片包括集成語音芯片功能的單片機(jī)、和譯碼器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)由定制芯片構(gòu)成，所述定制芯片是將各分立芯片的功能集成到一個(gè)芯片上，所述各分立芯片包括單片機(jī)、譯碼器，和語音芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，內(nèi)部的硬件電路設(shè)計(jì)由單獨(dú)的語音芯片，單片機(jī)和譯碼器等分立芯片組成。
【文檔編號(hào)】A63B22/00GK103961837SQ201310025244
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】朱程錦, 朱文淼 申請(qǐng)人:朱程錦