基于STM32的脑电信号采集系统的设计与实现

摘要

脑电波（Electroencephalogram，EEG）是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，大脑在活动时，由大量神经元同步发生突触后的电位总和形成的。脑电信号作为一种典型的生物电信号，包含了丰富的生理信息与病理信息，在当今的医学研究及其他科学领域之中，正越来越引起人们的重视。由于脑电信号非常微弱，并且不稳定，仅靠目视分析很难在复杂的脑电信号中提取出有意义的信号。针对以上缺陷，本文设计了一套高精度、体积小、信号传输速率快、传输稳定、便携式的低功耗实时在线采集显示系统。 由于脑电信号非常微弱，选用精度更高的采集转换芯片进行人体脑电信号采集，本系统采用高精度的ADS1298作为采集转换芯片，该芯片能够精确的识别脑电信号变化的最小幅值，ADS1298将采集到的数据在内部作A/D转换处理后通过SPI(Serial Peripheral Interface)通信方式传送到STM32主控芯片，然后，主控芯片通过蓝牙将数据无线传输到LabVIEW上位机，上位机通过工频陷波器、巴特沃斯滤波器等滤波算法对从下位机传送过来的脑电信号数据进行去噪处理并实时显示滤波前后的波形;最后通过EMD(Empirical Mode Decomposition，EMD)算法进行各个频率波段的脑波信号分析处理，并提取出有效的特征波，为以后做BCI(BrainComputer Interface，BCI)脑机接口实验打下良好的实验基础。通过设计一组视觉刺激序列，采集由稳态视觉引起的P300诱发电位，并对P300电位进行分析处理，此信号对心理学及神经临床医学具有重要意义。经过大量的人体实验测试验证，本脑电采集系统能够准确且无创采集到人体脑电信号并实现对脑电波的实时在线显示。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1研究背景和意义

1．2国内外发展现状

1．3脑电信号简介

1．3．1脑电信号的产生

1．3．2脑电信号的分类

1．3．3脑电信号的节律特征

1．4脑电极放置方法

1．5本文的组织结构

1．6本章小结

第二章脑电信号采集系统总体设计

2．1系统功能分析

2．2系统技术指标

2．3系统整体方案

2．4本章小结

第三章脑电信号采集系统硬件设计

3．1预处理电路

3．2系统电源电路

3．2．1 AMS1117及相关电路配置

3．2．2 TPS730及相关电路

3．3信号采集电路

3．3．1 ADS1298采集转换芯片

3．3．2外围电路配置

3．3．3控制芯片介绍

3．4蓝牙模块

3．5本章小结

第四章脑电信号采集系统软件设计

4．1 SPI通信机制

4．2 ADS1298芯片控制代码编写

4．3 LabVIEW上位机编写

4．4本章小结

第五章脑电信号采集系统测试与算法分析

5．1模拟信号发生器测试

5．2人体心电测试与脑电信号测试

5．2．1人体心电测试

5．2．2 EMD算法原理及对心电信号的处理分析

5．2．3人体脑电信号测试

5．2．4小波变换分析处理

5．3基于稳态视觉诱发的P300脑电信号测试

5．4本章小结

第六章总结与展望

6．1总结

6．2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢