基于低功耗蓝牙的脑电信号采集与处理系统设计
发布时间：2021-01-19 11:30
随着人类生活水平的不断提升,人类对于健康和智能控制的关注度越来越高。大脑作为人类身体最神秘的部位,蕴含着丰富的人体信息。脑科学已经成为21世纪的研究热点,而脑机接口技术是脑科学研究的重要分支之一。脑机接口技术的研究需要高质量的脑电信号,因此,如何采集高质量的脑电信号成为了脑机接口技术发展的重要基础。在人体脑电信号特性和对比当今脑电采集设备优缺点的基础上,本文结合信号处理技术,嵌入式技术和蓝牙技术,设计开发了一款基于低功耗蓝牙的脑电信号采集与处理系统。系统包括数据采集发送和数据接收两个模块:数据采集发送模块通过前端电极采集人体脑电信号,并通过ADS1299对采集的脑电信号进行放大和模数转换,再由控制器CC2650通过低功耗蓝牙的通讯方式发送至数据接收模块;数据接收模块通过低功耗蓝牙接收到数据,经USB转串口芯片将数据传输至电脑端,在电脑端进行数据的存储和处理。本文完成了系统各模块的硬件设计,基于低功耗蓝牙协议栈使用C语言完成了固件开发和应用开发;最后完成了自发脑电信号和诱发脑电信号的采集实验,并对采集的脑电信号进行了准确度测试。通过Matlab对采集的脑电信号进行快速傅里叶变换,自发脑电...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１电极帽??
第２章脑电采集发送和接收系统工作原理??２．１脑电采集发送模块??脑电信号采集发送模块原理如图２．１所示：??＇???一?———一一————，????ｊ??ＡＤＳ１２９９?！?ｊ?ＣＣ２６５０??變－善??！?１?１??匕一—德―？—一一麵——Ｉ?＿?＿?＿?＿一——一?一一」??图２．１信号采集发送模块工作原理??由上图可知，完整的脑电采集发送系统包括电极，信号处理和无线发送三部??分。电极负责采集人体大脑皮层的脑电信号，信号处理包括信号放大和ＡＤ转换??两部分，放大器将微弱的脑电信号进行放大，接着经过ＡＤ转换器将模拟脑电信??号转换为数字信号，最后由控制器将数字脑电信号通过蓝牙的通讯方式发送至接??收端。??２．１．１电极??由于脑电信号是一种极易受到外界干扰的微弱的生理信号，同时频率范围也??十分小，５０Ｈｚ工频干扰便是其中最为典型的噪声干扰。因此极其微弱的生物电势??信号的采集对于电极的要求非常高
并且对于干扰的抑制要求特别高，如果选择前者作为脑电电极，其表面的镀??层可能会被磨损，导致电极性能不稳定，因此脑电采集发送模块采用的是第二种??Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极制备工艺。常见的Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极如图２．２所示：??／＇??图２．２常用Ａｇ－Ａｇ／Ｃ丨电极??脑电采集发送模块采用的Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极如图２．３所示：??：：二＇、．…??”卿卿夸?ＷＷ１Ｐ８ＭＭ１１贿??图２．３脑电采集发送模块的Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极??２．１．２信号采集模块工作原理??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于体感电刺激诱发P300的脑机接口[J]. 李佳宁,蒲江波,崔红岩,谢小波,胡勇. 仪器仪表学报. 2017(06)
[2]基于嵌入式Linux的多协议网关设计与实现[J]. 吴磊,王猛. 电脑知识与技术. 2016(30)
[3]一种变波特率异步串口通信电路设计[J]. 李向军. 电声技术. 2016(12)
[4]脑科学与类脑研究概述[J]. 蒲慕明,徐波,谭铁牛. 中国科学院院刊. 2016(07)
[5]脑认知的神经基础[J]. 李澄宇,杨天明,顾勇,王立平,徐宁龙,崔翯,王佐仁. 中国科学院院刊. 2016(07)
[6]基于模拟前端ADS1299的脑电信号采集系统[J]. 陈悦,罗锦宏,何可人,邹凌. 测控技术. 2015(08)
[7]基于脑电BCI的研究综述[J]. 刘斌,魏梦然,罗聪. 电脑知识与技术. 2014(07)
[8]基于IAR集成开发平台的ARM程序设计方法[J]. 王道新,熊祖彪,陈竞,刘玉. 电子设计应用. 2005(10)
[9]法拉第对电磁学的几项重要贡献[J]. 何克明,杜正国. 物理教师. 1991(09)
博士论文
[1]多通道无线低功耗双向脑机接口关键技术研究[D]. 苏亿.武汉大学 2016
[2]基于运动想象的脑机接口的研究[D]. 周鹏.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于BLE智能硬件低功耗技术的研究[D]. 柯玛琦.深圳大学 2017
[2]基于FPGA的SPI与ⅡC总线通信系统的设计与实现[D]. 董雪.宁夏大学 2017
[3]基于SiPM的个人剂量仪的研制[D]. 李忠.兰州大学 2017
[4]便携式单导脑电信号采集与处理研究[D]. 左超华.西南交通大学 2016
[5]高效可配的低功耗蓝牙协议栈软件设计[D]. 梅玲琪.浙江大学 2016
[6]基于ZigBee无线传感器网络的温室测控系统设计[D]. 刘超.青岛科技大学 2015
[7]分数阶小波变换相关的卷积定理[D]. 鲁媛媛.北京理工大学 2015
[8]多通道脑电信号采集系统设计及开发[D]. 赖源华.华南理工大学 2014
[9]基于JTAG的MCU调试模块设计与实现[D]. 董哲.西安科技大学 2013
[10]蓝牙低功耗技术的研究与实现[D]. 镇咸舜.华东师范大学 2013
本文编号：2986904
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１电极帽??
第２章脑电采集发送和接收系统工作原理??２．１脑电采集发送模块??脑电信号采集发送模块原理如图２．１所示：??＇???一?———一一————，????ｊ??ＡＤＳ１２９９?！?ｊ?ＣＣ２６５０??變－善??！?１?１??匕一—德―？—一一麵——Ｉ?＿?＿?＿?＿一——一?一一」??图２．１信号采集发送模块工作原理??由上图可知，完整的脑电采集发送系统包括电极，信号处理和无线发送三部??分。电极负责采集人体大脑皮层的脑电信号，信号处理包括信号放大和ＡＤ转换??两部分，放大器将微弱的脑电信号进行放大，接着经过ＡＤ转换器将模拟脑电信??号转换为数字信号，最后由控制器将数字脑电信号通过蓝牙的通讯方式发送至接??收端。??２．１．１电极??由于脑电信号是一种极易受到外界干扰的微弱的生理信号，同时频率范围也??十分小，５０Ｈｚ工频干扰便是其中最为典型的噪声干扰。因此极其微弱的生物电势??信号的采集对于电极的要求非常高
并且对于干扰的抑制要求特别高，如果选择前者作为脑电电极，其表面的镀??层可能会被磨损，导致电极性能不稳定，因此脑电采集发送模块采用的是第二种??Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极制备工艺。常见的Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极如图２．２所示：??／＇??图２．２常用Ａｇ－Ａｇ／Ｃ丨电极??脑电采集发送模块采用的Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极如图２．３所示：??：：二＇、．…??”卿卿夸?ＷＷ１Ｐ８ＭＭ１１贿??图２．３脑电采集发送模块的Ａｇ－Ａｇ／ＣＩ电极??２．１．２信号采集模块工作原理??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于体感电刺激诱发P300的脑机接口[J]. 李佳宁,蒲江波,崔红岩,谢小波,胡勇. 仪器仪表学报. 2017(06)
[2]基于嵌入式Linux的多协议网关设计与实现[J]. 吴磊,王猛. 电脑知识与技术. 2016(30)
[3]一种变波特率异步串口通信电路设计[J]. 李向军. 电声技术. 2016(12)
[4]脑科学与类脑研究概述[J]. 蒲慕明,徐波,谭铁牛. 中国科学院院刊. 2016(07)
[5]脑认知的神经基础[J]. 李澄宇,杨天明,顾勇,王立平,徐宁龙,崔翯,王佐仁. 中国科学院院刊. 2016(07)
[6]基于模拟前端ADS1299的脑电信号采集系统[J]. 陈悦,罗锦宏,何可人,邹凌. 测控技术. 2015(08)
[7]基于脑电BCI的研究综述[J]. 刘斌,魏梦然,罗聪. 电脑知识与技术. 2014(07)
[8]基于IAR集成开发平台的ARM程序设计方法[J]. 王道新,熊祖彪,陈竞,刘玉. 电子设计应用. 2005(10)
[9]法拉第对电磁学的几项重要贡献[J]. 何克明,杜正国. 物理教师. 1991(09)
博士论文
[1]多通道无线低功耗双向脑机接口关键技术研究[D]. 苏亿.武汉大学 2016
[2]基于运动想象的脑机接口的研究[D]. 周鹏.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于BLE智能硬件低功耗技术的研究[D]. 柯玛琦.深圳大学 2017
[2]基于FPGA的SPI与ⅡC总线通信系统的设计与实现[D]. 董雪.宁夏大学 2017
[3]基于SiPM的个人剂量仪的研制[D]. 李忠.兰州大学 2017
[4]便携式单导脑电信号采集与处理研究[D]. 左超华.西南交通大学 2016
[5]高效可配的低功耗蓝牙协议栈软件设计[D]. 梅玲琪.浙江大学 2016
[6]基于ZigBee无线传感器网络的温室测控系统设计[D]. 刘超.青岛科技大学 2015
[7]分数阶小波变换相关的卷积定理[D]. 鲁媛媛.北京理工大学 2015
[8]多通道脑电信号采集系统设计及开发[D]. 赖源华.华南理工大学 2014
[9]基于JTAG的MCU调试模块设计与实现[D]. 董哲.西安科技大学 2013
[10]蓝牙低功耗技术的研究与实现[D]. 镇咸舜.华东师范大学 2013
本文编号：2986904
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