基于脑电的脑-计算机接口技术硬件实现方法的研究

摘要

该论文主要介绍了我们在脑—计算机接口技术研究中使用的硬件环境.在另一同事的论文中介绍了该系统的软件设计.该文的重点放在介绍该系统的实现和设计方法上.在第一章中,介绍了目前基于脑电的脑—计算机接口技术的研究现状,并简要分析了它的用途.在第二章中,介绍了一些自发脑电信号和诱发电位相关的基础知识.为了达到脑—计算机之间的接口,其必要的条件是把脑电信号较完整的采集到计算机系统中.从另一个角度来看,我们的硬件系统也是一个脑电信号的采集系统.为了达成这一目标,在第三章中,介绍了脑电采集中使用的放大电路的设计,其中有前置级放大电路和后级负反馈放大电路的设计方法.在第四章中,介绍了脑电采集系统中使用的滤波电路,其中包括低通滤波器的设计方法,带阻滤波器的设计与仿真.力争通过这两章的描述,把脑电信号采集中涉及的两大关键问题,即放大和滤波问题描述清楚.在第五章中,介绍了在模拟电路与计算机之间提供桥梁作用的模数变换,及通信接口程序的设计.这样我们的系统就以脑电信号的放大、预处理、模数变换、通信以及计算机分析等几个步骤,形成了一个完整的信号处理的流程.这当然也是我们系统调试必经的步骤.在最后一章中,分析了整个系统的特性,对我们设计的硬件系统作了客观的评价.

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第一章绪论

1.1问题的由来

1.2脑-计算机接口目前研究的现状

1.3脑-计算机接口的应用

第二章人体脑电波的特征分析

2.1脑电信号的概念及生理基础

2.2脑电波的基本组成

2.3诱发电位

2.3.1诱发电位的分析方法

2.3.2诱发电位与脑自发电位的关系

2.4使用BCI系统采集脑电波的方法

第三章脑电放大电路的设计

3.1脑电信号放大的分级实现和增益范围

3.2脑电放大的前级设计

3.2.1脑电前置级放大器的几个特征参数

3.2.2脑电信号前级放大器的几种设计方法

3.3后级放大电路的设计

第四章信号的预处理电路设计

4.1滤波器的设计

4.1.1滤波器的设计原理

4.1.2二阶滤波器设计

4.2电路中的高阶低通滤波器的设计与仿真

4.3带阻滤波器的设计与仿真

第五章微控制器及其通信模块设计

5.1微控制器芯片80C196KC介绍

5.1.1微控制器芯片的发展及其使用

5.1.2微控制器芯片的体系结构

5.1.3微控制器芯片80C196KC的编程语言

5.2微控制器程序的流程图

5.3微控制器内部的模数转换器的使用

5.4 RS232通信的实现及其软件接口

5.4.1 RS232协议的定义

5.4.2微控制器实现RS232通信使用的指令

5.4.3串口通信的硬件电路的实现

5.4.4在VC环境下实现串口通信

第六章脑-计算机接口硬件系统的性能分析

6.1抗干扰技术分析

6.2安全性设计

6.3系统特性分析

致谢

参考文献