計算機控制的心理學實驗計時問題與新方案設計

王雅喆

近幾年計算機應用獲得了大力推廣和普及，如今幾乎所有的公司辦公都已經實現了無紙自動化。同樣的，心理學實驗領域也應用了相應的計算機技術，幫助其實驗工作能夠高效順利的開展、獲得更好的效果。但需要注意的是，在心理學實驗進行過程中，計算機控制環節所產生的計時誤差不可忽視，且該誤差存在某種程度的隨機性。本文講解了“計算機控制的心理學實驗計時問題與新方案設計”的詳細內容。

【關鍵詞】計算機控制 心理學實驗 計時問題 新方案設計

這幾年伴隨時代的快速發展與社會經濟的提升，中國心理學領域也獲得飛速成長。而作為科技力量中流砥柱的計算機技術也被心理學實驗大量使用，其不但能夠進一步提升實驗的工作效率，還有利于推動心理學領域實現可持續發展。但是由于計算機各類系統越來越復雜導致其計時問題更難解決，其優化措施遭遇瓶頸，從而使得心理學實驗的測試結果存在誤差。需要注意的是，在心理學實驗進行過程中，計算機控制環節所產生的計時誤差無法預知，并存在某種程度的隨機性。

1 計算機控制的心理學實驗所面臨的計時問題

1.1 實驗采用Windows、Linux等通用系統無法精確計時

現在我們比較通用的計算機系統都不是針對心理學實驗專門開發的，如：Windows系統、Linux系統等。因此若在實驗中不對這些系統計時做改善和優化，則會導致嚴重的計時誤差，心理實驗所獲得的結果數據也會不準確甚至報廢。大多數計算機采用的通用系統都屬于多任務操作，這種系統的特點便是針對并發任務進行執行，使其依照某種規律依次進行調度。

若在心理實驗過程中應用此類系統，就算將實驗設置為最優先的任務權限，也無法使得實驗占據整個CPU的內存資源，并且在該系統中隨時都可以將心理實驗任務中斷，且該實驗的中斷時間、次數都存在某種程度的不可預知性。由此可知，Windows、Linux等通用系統由于自身多任務操作的特點，無法在心理實驗過程中進行精確計時，可能并不適合被采納應用。

1.2 實驗過程中顯示器刷新呈現時間無法有效控制

很多心理實驗在應用計算器的時候需要借助其顯示器，將某些刺激信息傳遞給實驗人，但是顯示器由于自身刷新率的特征導致心理實驗在時間控制環節存在難以修正的問題。因為普通顯示器數據更換必須是其刷新周期的N倍，且N為整數。所以不管心理實驗程序在之前設置的顯示時間是幾毫米都沒有意義，實際心理實驗進行過程中無法對其顯示器確切的信息呈現時間進行控制。

如：某心理實驗過程中對實驗人的展示的圖片刺激需要二十毫秒，但是該實驗應用的計算機顯示器的刷新周期是十四點三毫米，那么最終實驗人所接收到的刺激信息時間是十四點三毫米或者二十八點六毫米。

1.3 心理實驗過程輸入設備易引發隨機性延時

我們生活比較常見的計算機所應用的輸入設備便是鼠標、鍵盤等。在心理實驗過程中應用這些輸入設備會存在某種程度的延遲，從而導致計時誤差。其計時誤差程度取決于輸入設備的型號、性能等等。這些都不是心理實驗程序所能決定的，且其延時存在某種程度的隨機性。

2 針對計算機控制的心理學實驗計時問題的解決方案

2.1 心理實驗中采用單任務操作系統

不采用多任務的計算機系統，使用單任務系統。心理實驗相關程序直接采用C 語言進行編程，如此一來就不會發生由任務調度引發的計時誤差現象了。心理實驗單任務程序可以對其內部的Microcontroller 定時設備進行直接操控，且其定時設備的分辨率低于零點一微秒，其在心理實驗過程其定時能夠達到毫秒級別。對實驗人來說相關刺激信息從調取到展現，整個過程的常數時間都受到有效控制。

2.2 實驗過程中顯示器應用 LED 背光技術

想要在心理實驗過程打破顯示器刷新周期引發的計時誤差，我們可以選擇Light Emitting Diode技術，即發光二極管背光技術。與普通Cathode Ray Tube顯示器的循環掃描不同，Light Emitting Diode顯示器屬于保持型，其可以借助透光途徑來將刺激信息進行呈現，若關閉Light Emitting Diode背光則人的肉眼是不能看到其顯示器上的任何信息的。由此可知，在心理實驗過程中其對實驗人呈現的刺激信息時間只有定時誤差和Light Emitting Diode背光的延遲，而這兩者的及時誤差僅僅是二十微秒，因此其對其顯示器確切的信息呈現時間可以實現毫秒級控制。

2.3 心理實驗過程中應用微動按鍵輸入設備

想要在心理實驗過程避免輸入設備引發計時延時誤差，我們可以選微動按鍵輸入設備，將該設備與Microcontroller 中斷功能進行連接，并將其按鍵做分離處理，從而減少因去抖或者掃描等因素引發的延時，則在心理實驗實際進行過程中一旦按鍵出現微動則馬上引發中斷，從而對其Microcontroller 定時設備進行開關控制，其計時控制可以實現微秒級。

3 結語

本篇文章針對“計算機控制的心理學實驗計時問題與新方案設計”有關內容，為大家詳解講解了計算機控制的心理學實驗所面臨的計時問題，如：實驗過程中所采用Windows、 Linux等通用系統無法進行精確計時、顯示器刷新呈現時間不能進行有效控制、輸入設備容易引發延時且該延時存在某種程度隨機性等。同時向大家簡單闡述了針對該計時問題的解決方案，如：理實驗過程中應用微動按鍵輸入設備、采用單任務操作系統以及 LED 背光技術等。

參考文獻

[1]閆明明，楊平，熊靜琪.基于Matlab/Simulink輔助的《計算機控制技術》實驗案例[J].實驗科學與技術，2014，12（02）：53-55.

[2]溫淑煥，佟永正，劉福才.基于Matlab GUI的計算機控制技術教學演示系統設計[J].高教研究與實踐，2016，35（04）：55-59+72+80.

[3]王利娟，崔紅梅，閆建國.《計算機控制技術》課程教學改革的探討——以內蒙古地區高校為例[J].內蒙古農業大學學報（社會科學版），2016，18（05）：90-94.

作者單位

南陽醫學高等專科學校 河南省南陽市 473000endprint