穿戴式腦電采集系統(tǒng)的研制.pdf

1、自1924年人的腦電活動(dòng)被首次記錄下以來，關(guān)于腦電的研究一直沒有停止。其間產(chǎn)生了神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域的一門重要技術(shù)：腦-機(jī)接口。腦-機(jī)接口系統(tǒng)從整體上可分為腦電采集、信號(hào)處理和外部設(shè)備控制三部分。本文設(shè)計(jì)即圍繞腦電采集展開。
　　隨著科技的進(jìn)步，采集腦電的設(shè)備—腦電圖機(jī)已從早期的模擬腦電圖機(jī)發(fā)展為現(xiàn)代主流的數(shù)字腦電圖機(jī)。近幾年，得益于發(fā)達(dá)的電子元器件集成技術(shù)，“穿戴式醫(yī)療設(shè)備”已成為研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)穿戴式腦電采集成為了一種趨勢(shì)。

2、　　本文先分析腦電信號(hào)的特性，以確定腦電采集系統(tǒng)的功能需求及技術(shù)指標(biāo)。再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，這其中包括關(guān)鍵元器件的選型及理論分析。
　　系統(tǒng)分為下位機(jī)、上位機(jī)兩部分。其中，下位機(jī)硬件—腦電采集板的關(guān)鍵元器件確定為：前置放大器（AD8422）、A/D轉(zhuǎn)換器（ADS1298）、主控單片機(jī)（STM32）、USB隔離（ADuM4160）及藍(lán)牙串口模塊（HC-06）。下位機(jī)工作原理為：腦電信號(hào)由電極導(dǎo)出送入采集板，信號(hào)經(jīng)過前置放大后 A/D

3、轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；主控單片機(jī)通過 SPI總線將 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀回，并與藍(lán)牙串口接收的腦電誘發(fā)同步信號(hào)一起打包；最后將打包數(shù)據(jù)通過USB總線發(fā)給上位機(jī)。為了保證采集腦電時(shí)人體的安全，采用USB隔離芯片對(duì)上、下位機(jī)進(jìn)行電氣隔離。在下位機(jī)軟件中，結(jié)合使用了DMA、USB端點(diǎn)雙緩沖及USB塊傳輸來實(shí)現(xiàn)高速通信。
　　上位機(jī)軟件的開發(fā)在LabVIEW平臺(tái)下進(jìn)行，使用NI-VISA工具包及其函數(shù)庫實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)的USB通信。同時(shí)上位機(jī)軟件還兼