張丹　包文娟　焦翠　李曉丹

【摘 要】分析了目前基于單片機(jī)的心理實(shí)驗(yàn)臺和基于PC的心理實(shí)驗(yàn)臺的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種基于分布式技術(shù)的心理實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)方案，融合了兩種實(shí)驗(yàn)臺的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，既能實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)與計(jì)時(shí)，又能和PC一樣使用靈活方便。

【關(guān)鍵詞】心理試驗(yàn)臺；分布式技術(shù)；單片機(jī)

0 引言

根據(jù)使用的技術(shù)手段，可以把國內(nèi)外現(xiàn)有的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺歸為兩大類：一是，以單片機(jī)（Micro Controller Unit， MCU）為控制核心的心理實(shí)驗(yàn)臺；二是，以個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）為核心的心理實(shí)驗(yàn)臺，通過在PC機(jī)上運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)。

以單片機(jī)為核心的心理實(shí)驗(yàn)臺一般擁有多個(gè)分立單機(jī)，如計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、速示器、記憶儀、劃消儀、聲（光）刺激器、亮點(diǎn)閃爍儀等，通過組合或單獨(dú)使用完成心理學(xué)實(shí)驗(yàn)。主要優(yōu)點(diǎn)是：采用單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)。因此對信息呈現(xiàn)的時(shí)間控制比較準(zhǔn)確，對被試者的反應(yīng)時(shí)間測量也比較準(zhǔn)確，滿足了心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。其缺點(diǎn)是：（1）不能直接處理圖片文字等多媒體信息，多用紙卡片作為信息的載體。（2）實(shí)驗(yàn)流程比較復(fù)雜，需要主試者具體安排，工作量很大。

以PC為核心實(shí)現(xiàn)的心理實(shí)驗(yàn)臺是以PC為載體的軟件實(shí)驗(yàn)平臺，其優(yōu)點(diǎn)是：（1）使用靈活方便，實(shí)驗(yàn)流程可自動(dòng)化。因?yàn)镻C的大規(guī)模普及，而且易于編程，目前有很多運(yùn)行于PC的心理學(xué)軟件，典型的有DMDX、E-Prime[1]等。（2）PC機(jī)多媒體信息處理能力很強(qiáng)，可以用LCD直接呈現(xiàn)刺激。各種格式的文字、圖片都可以需要作為心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的素材。但是，這種平臺也有嚴(yán)重的缺點(diǎn)：大多數(shù)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)對時(shí)間的控制測量非常嚴(yán)格，PC刺激呈現(xiàn)時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間的測量有非常大的誤差，不能滿足心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。產(chǎn)生誤差的原因主要有：（1）Windows是一個(gè)很復(fù)雜的多任務(wù)操作系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的調(diào)度，所心理實(shí)驗(yàn)程序會被Windows中斷。（2）硬盤讀取速率受限。（3）信息從讀取到寫入緩存在顯示器上顯示存在延時(shí)。（4）PC機(jī)的鍵盤有自己獨(dú)立的處理器，對數(shù)量眾多的按鍵進(jìn)行掃描，消抖，編碼，然后通過USB或PS/2接口和操作系統(tǒng)反饋到心理實(shí)驗(yàn)軟件。所以使用PC機(jī)的鍵盤作反應(yīng)鍵，無法準(zhǔn)確測試被試的反應(yīng)時(shí)間。

1 基于分布式技術(shù)的心理實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)方案

針對上述兩種心理學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的現(xiàn)狀，本文以分布式技術(shù)作為主要的設(shè)計(jì)思想，提出了一種新型的心理綜合實(shí)驗(yàn)臺，旨在把上述兩種心理實(shí)驗(yàn)平臺的優(yōu)點(diǎn)相融合，同時(shí)克服其各自的缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)主要分為兩部分，第一步設(shè)計(jì)一個(gè)LCD多功能顯示終端，第二步以LCD多功能顯示終端作為基礎(chǔ)模塊構(gòu)建心理實(shí)驗(yàn)臺。

1.1 LCD多功能顯示終端的設(shè)計(jì)

LCD多功能顯示終端的設(shè)計(jì)通過串口接收指令，根據(jù)指令，可以完成功能有：讀取存儲在SD卡的BMP圖片在LCD上顯示和切換；顯示包括漢字在內(nèi)的各種字符；能完成區(qū)域更新操作和清屏功能；調(diào)節(jié)LCD背光的亮度，控制其開通和關(guān)斷。LCD多功能顯示終端設(shè)計(jì)方案的總體框圖如圖1所示。

MCU選用ARM芯片，是顯示終端控制核心。LCD驅(qū)動(dòng)芯片MT210G16，可驅(qū)動(dòng)1280*720及以下分辨率的LCD，支持16位真彩色顯示。MT210G16外接SDRAM作為顯示緩存，內(nèi)置SDRAM控制器對緩存進(jìn)行控制；將SDRAM分為兩個(gè)緩存區(qū)，快速進(jìn)行雙緩存的切換[2]。圖中SD卡用于存放BMP圖片文件，與ARM的SDIO相連，工作在SD模式。Nor Flash用于存放漢字字庫。LED調(diào)光電路是LCD的背光電路。RS232接口是多功能顯示終端的通信接口，可以接受指令信息。

LCD顯示終端可以作為一個(gè)串口模塊，通過串口向其發(fā)送命令，可以完成各種功能，實(shí)現(xiàn)和PC類似通過顯示器呈現(xiàn)心理學(xué)素材的功能。

1.2 以LCD多功能顯示終端構(gòu)建心理實(shí)驗(yàn)臺

以LCD多功能顯示終端作為基礎(chǔ)模塊，構(gòu)建心理實(shí)驗(yàn)臺，以一個(gè)主MCU控制一個(gè)或多個(gè)LCD多功能顯示終端。心理實(shí)驗(yàn)臺的整體框圖如圖2所示。

圖2 心理實(shí)驗(yàn)臺的整體框圖

主控MCU是實(shí)驗(yàn)臺的核心，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)流程控制，實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量、保存。系統(tǒng)包含了兩個(gè)屏幕：主控屏和被試屏，每一個(gè)屏都是前文所述的多功能顯示終端。主控MCU通過串口與主控屏和被試屏相連接。主試屏顯示實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?，?shí)驗(yàn)過程中所測試的數(shù)據(jù)等信息。被試屏用于呈現(xiàn)圖片文字等心理學(xué)素材。在系統(tǒng)里面共有三個(gè)微控制器，每個(gè)微控制器負(fù)責(zé)不同的任務(wù)和功能，體現(xiàn)了分布式設(shè)計(jì)思想。該實(shí)驗(yàn)臺加入了PS/2通用鍵盤，主試可以用鍵盤和顯示終端方便的操控整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺，如選擇實(shí)驗(yàn)，保存數(shù)據(jù)等，做到類似PC實(shí)驗(yàn)臺的靈活易用。

2 總結(jié)

基于分布式技術(shù)實(shí)現(xiàn)的心理實(shí)驗(yàn)臺保留了兩種分別以單片機(jī)和PC為核心的兩種心理實(shí)驗(yàn)平臺的優(yōu)點(diǎn)相融合，同時(shí)克服其缺點(diǎn)，其特點(diǎn)如下：（1）以TFT-LCD作為顯示設(shè)備，顯示的內(nèi)容直接美觀，易于操作。（2）實(shí)驗(yàn)流程自動(dòng)化，使用方便。內(nèi)部軟件根據(jù)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，已經(jīng)自動(dòng)安排好實(shí)驗(yàn)步驟。主試者只需要選擇要做的實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不需再安排實(shí)驗(yàn)的流程。（3）可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制刺激呈現(xiàn)時(shí)間和測量反應(yīng)時(shí)間。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Schneider W， Eschman A， & Zuccolotto A. E-Prime Users Guide. Pittsburgh： Psychology Software Tools Inc， 2002[Z].

[2]周立功單片機(jī)有限公司.MT210G16 數(shù)據(jù)手冊[EB/OL]. http：//www.zlgmcu.com /ZLG/MT210G16.asp， 2016.

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