用于腦機接口的腦電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計.pdf

1、腦電信號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。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-機接口”(Brain-Computer Interface，BCI)。通過對腦機接口的腦電認知研究，我們可以了解神經(jīng)細胞電活動與人們心理活動、生理活動之間的聯(lián)系，這在臨床醫(yī)學領(lǐng)域具有重大意義。<

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

3、應用于臨床研究中，體積過于龐大，價格同樣非常昂貴，無法很好的用于腦機接口研究之中。針對上述問題，本文在深入研究腦電信號特點的基礎上，提出了用于腦機接口的腦電采集系統(tǒng)設計，目的是設計了一款體積小、價格低廉、增益可調(diào)的可用于腦機接口研究的腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)針對腦電信號的特征分類、產(chǎn)生、導聯(lián)以及電極安放做了詳細的研究和分析，闡述了腦電信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究背景和研究意義。
　　(2)針對腦電采集系

4、統(tǒng)的模擬放大電路部分做了詳細的研究，并針對腦電信號微弱、容易受干擾等特點，利用AD8222儀表放大器設計一種低噪聲、高共模抑制比的高性能放大電路，實現(xiàn)腦電信號的放大。
　　(3)針對腦電信號采集系統(tǒng)的數(shù)字控制部分做了詳細的研究，并設計了相關(guān)的數(shù)字控制電路。選用型號為 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)換器設計相應AD(Analog-to-Digital)采樣電路以對提取放大的腦電信號模

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