用于腦機(jī)接口的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、腦電信號(hào)是大腦皮層或者頭皮表面記錄到的大腦皮層神經(jīng)元群突觸后電位總和。它包含大量的生理信息和病理信息，是一種非常典型的生物電信號(hào)。為了探索人體大腦奧秘，在大腦和外部環(huán)境之間建立起一種直接的通訊交流渠道成為非常必要的手段，這就是如今廣為研究的“腦-機(jī)接口”(Brain-Computer Interface，BCI)。通過對(duì)腦機(jī)接口的腦電認(rèn)知研究，我們可以了解神經(jīng)細(xì)胞電活動(dòng)與人們心理活動(dòng)、生理活動(dòng)之間的聯(lián)系，這在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重大意義。<

2、br>　　研究腦機(jī)接口的首要前提是獲取正確的腦電信號(hào)。腦電信號(hào)的特點(diǎn)是信號(hào)低頻微弱，背景噪聲強(qiáng)，屬于非平穩(wěn)性隨機(jī)生理信號(hào)。鑒于腦電信號(hào)的特點(diǎn)，為提取并獲得有效的腦電信號(hào)，采用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(steady state VEP，SSVEP)誘發(fā)腦電信號(hào)，將誘發(fā)響應(yīng)的腦電信號(hào)提取放大、采樣、數(shù)字濾波，并通過信號(hào)功率譜分析識(shí)別方法識(shí)別有效腦電信號(hào)并將之保存。目前，國外雖然有用于腦機(jī)接口的腦電采集系統(tǒng)，但是價(jià)格非常昂貴；而國內(nèi)的腦電采集系統(tǒng)主要

3、應(yīng)用于臨床研究中，體積過于龐大，價(jià)格同樣非常昂貴，無法很好的用于腦機(jī)接口研究之中。針對(duì)上述問題，本文在深入研究腦電信號(hào)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了用于腦機(jī)接口的腦電采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目的是設(shè)計(jì)了一款體積小、價(jià)格低廉、增益可調(diào)的可用于腦機(jī)接口研究的腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)針對(duì)腦電信號(hào)的特征分類、產(chǎn)生、導(dǎo)聯(lián)以及電極安放做了詳細(xì)的研究和分析，闡述了腦電信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究背景和研究意義。
　　(2)針對(duì)腦電采集系

4、統(tǒng)的模擬放大電路部分做了詳細(xì)的研究，并針對(duì)腦電信號(hào)微弱、容易受干擾等特點(diǎn)，利用AD8222儀表放大器設(shè)計(jì)一種低噪聲、高共模抑制比的高性能放大電路，實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)的放大。
　　(3)針對(duì)腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的數(shù)字控制部分做了詳細(xì)的研究，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的數(shù)字控制電路。選用型號(hào)為 TMS320C6747的DSP處理器作為采集系統(tǒng)的控制器，采用AD1178模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)相應(yīng)AD(Analog-to-Digital)采樣電路以對(duì)提取放大的腦電信號(hào)模

5、數(shù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)設(shè)計(jì)了UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)串口通信電路以保證數(shù)字腦電信號(hào)能夠在下位機(jī)和上位機(jī)之間成功通信。
　　(4)針對(duì)腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的數(shù)字采樣和腦電信號(hào)后續(xù)的數(shù)字處理與分析做了詳細(xì)的研究，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的軟件。包括50Hz數(shù)字工頻陷波器以及200Hz數(shù)字低通濾波器以對(duì)采集到的腦電信號(hào)數(shù)字濾波。并將濾波后的數(shù)字腦電信號(hào)通過功率譜分析法識(shí)別。獲取我們需要的有