基于STM32的三导联微弱脑电信号提取方法研究与实现
发布时间：2021-02-22 10:44
随着社会的发展，人类对脑科学研究日益重视，世界各国纷纷将21世纪称为“脑的世纪”，渴望能够尽快揭开脑的奥秘。近年来，虽然我国在该领域已取得部分成就，出现了几款脑电采集设备，但其性能指标和技术水平还远不如国外产品，并且核心部件主要依靠海外进口，导致设备价格昂贵，限制国内脑电研究，因此开发具有自主产权的脑电采集设备具有重大实际意义和应用价值。脑电信号是一种微弱的低频信号，通常幅度处于V级，频率不超过150Hz，且极易受到人体自身和外界信号的干扰，综合考虑多种因素，本文基于STM32设计了脑电采集系统。该系统在生物电极与皮肤接触良好的条件下，采用双极导联方式将脑电信号感应至预处理电路，对信号进行多级放大、滤波和调理，利用12位A/D将信号转换为数字量。在STM32的控制下，数字化的脑电信号不仅能够实时显示在液晶屏上，而且可以通过Bluetooth模块传送至PC机。为了获取较纯净的脑电信号，在MATLAB软件平台上分别对脑电中存在的基线漂移、工频干扰和生理伪迹进行了相应的处理。本文的下位机控制程序在C/OS-II和C/GUI相结合的嵌入式操作平台上编写，后来被移植到STM32微处理器中；而上位...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景
1.1.3 课题研究意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 脑电信号处理技术国内外研究现状
1.2.2 脑电设备的国内外发展现状
1.3 论文内容概要及结构安排
第2章 脑电生理学基础及总体研究方案
2.1 脑电基本知识
2.1.1 脑电信号产生机理
2.1.2 脑电信号的特点及分类
2.1.3 脑电信号的采集方法
2.2 系统总体设计方案
2.2.1 脑电采集系统设计要点
2.2.2 脑电采集系统总体设计方案
2.3 本章小结
第3章 脑电信号采集系统硬件设计
3.1 生物电极的选取
3.2 微控制器单元
3.2.1 主控芯片选型与特性
3.2.2 A/D 转换单元
3.3 信号预处理单元
3.3.1 放大电路
3.3.2 滤波电路
3.3.3 电平抬升电路
3.3.4 电极连接状态检测电路
3.4 液晶显示模块
3.5 无线通信模块
3.6 电源模块
3.7 本章小结
第4章 系统软件设计及实现
4.1 软件开发环境简介
4.2 软件总体设计
4.3 子模块软件设计
4.3.1 时钟模块
4.3.2 ADC 转换模块
4.3.3 液晶显示模块
4.3.4 数据通信模块
4.4 上位机软件设计
4.5 本章小结
第5章 脑电数据预处理方法
5.1 基线漂移的滤除
5.1.1 IIR 滤波
5.1.2 小波变换
5.1.3 快速中值滤波器
5.1.4 结果对比
5.2 工频干扰滤波算法
5.3 利用 HHT 去除生理伪迹
5.4 本章小结
第6章 系统测试及结果分析
6.1 脑电信号采集结果对比
6.2 Bluetooth 数据传输测试
6.3 软件处理及数据分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形态滤波的心电信号去除基线漂移方法[J]. 庞宇,邓璐,林金朝,李章勇,周前能,李国权,黄华伟,张懿,吴炜. 物理学报. 2014(09)
[2]基于HHT的脑电信号去噪处理研究[J]. 单慧琳,张银胜,唐慧强. 电子技术应用. 2013(11)
[3]一种滤除心电信号50Hz工频干扰的算法[J]. 孙九菊,郭峰林,杨茜. 武汉工业学院学报. 2012(02)
[4]一种改进RBF-PSO算法的极值寻优方法[J]. 徐富强. 苏州大学学报(自然科学版). 2012(02)
[5]一种抑制心电信号50Hz工频干扰的新方法[J]. 江峰,管庶安,孙莉红. 武汉工业学院学报. 2012(01)
[6]精神分裂症认知功能障碍的脑网络组研究(英文)[J]. 蒋田仔,周媛. 上海精神医学. 2012(01)
[7]基于形态学和小波变换的心电信号去噪算法[J]. 陈刚,唐明浩,程晖,戈曼. 计算机技术与发展. 2012(02)
[8]基于EEG的便携式脑机接口设备研究[J]. 曾翔,唐广. 数字技术与应用. 2011(11)
[9]窥探大脑:脑-机接口硬件步出研究领域[J]. Margery Conner. 电子设计技术. 2011(02)
[10]基于广义回归神经网络（GRNN）的函数逼近[J]. 徐富强,郑婷婷,方葆青. 巢湖学院学报. 2010(06)
硕士论文
[1]基于EEG的脑活跃度评估研究[D]. 乔世妮.浙江师范大学 2011
本文编号：3045871
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景
1.1.3 课题研究意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 脑电信号处理技术国内外研究现状
1.2.2 脑电设备的国内外发展现状
1.3 论文内容概要及结构安排
第2章 脑电生理学基础及总体研究方案
2.1 脑电基本知识
2.1.1 脑电信号产生机理
2.1.2 脑电信号的特点及分类
2.1.3 脑电信号的采集方法
2.2 系统总体设计方案
2.2.1 脑电采集系统设计要点
2.2.2 脑电采集系统总体设计方案
2.3 本章小结
第3章 脑电信号采集系统硬件设计
3.1 生物电极的选取
3.2 微控制器单元
3.2.1 主控芯片选型与特性
3.2.2 A/D 转换单元
3.3 信号预处理单元
3.3.1 放大电路
3.3.2 滤波电路
3.3.3 电平抬升电路
3.3.4 电极连接状态检测电路
3.4 液晶显示模块
3.5 无线通信模块
3.6 电源模块
3.7 本章小结
第4章 系统软件设计及实现
4.1 软件开发环境简介
4.2 软件总体设计
4.3 子模块软件设计
4.3.1 时钟模块
4.3.2 ADC 转换模块
4.3.3 液晶显示模块
4.3.4 数据通信模块
4.4 上位机软件设计
4.5 本章小结
第5章 脑电数据预处理方法
5.1 基线漂移的滤除
5.1.1 IIR 滤波
5.1.2 小波变换
5.1.3 快速中值滤波器
5.1.4 结果对比
5.2 工频干扰滤波算法
5.3 利用 HHT 去除生理伪迹
5.4 本章小结
第6章 系统测试及结果分析
6.1 脑电信号采集结果对比
6.2 Bluetooth 数据传输测试
6.3 软件处理及数据分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形态滤波的心电信号去除基线漂移方法[J]. 庞宇,邓璐,林金朝,李章勇,周前能,李国权,黄华伟,张懿,吴炜. 物理学报. 2014(09)
[2]基于HHT的脑电信号去噪处理研究[J]. 单慧琳,张银胜,唐慧强. 电子技术应用. 2013(11)
[3]一种滤除心电信号50Hz工频干扰的算法[J]. 孙九菊,郭峰林,杨茜. 武汉工业学院学报. 2012(02)
[4]一种改进RBF-PSO算法的极值寻优方法[J]. 徐富强. 苏州大学学报(自然科学版). 2012(02)
[5]一种抑制心电信号50Hz工频干扰的新方法[J]. 江峰,管庶安,孙莉红. 武汉工业学院学报. 2012(01)
[6]精神分裂症认知功能障碍的脑网络组研究(英文)[J]. 蒋田仔,周媛. 上海精神医学. 2012(01)
[7]基于形态学和小波变换的心电信号去噪算法[J]. 陈刚,唐明浩,程晖,戈曼. 计算机技术与发展. 2012(02)
[8]基于EEG的便携式脑机接口设备研究[J]. 曾翔,唐广. 数字技术与应用. 2011(11)
[9]窥探大脑:脑-机接口硬件步出研究领域[J]. Margery Conner. 电子设计技术. 2011(02)
[10]基于广义回归神经网络（GRNN）的函数逼近[J]. 徐富强,郑婷婷,方葆青. 巢湖学院学报. 2010(06)
硕士论文
[1]基于EEG的脑活跃度评估研究[D]. 乔世妮.浙江师范大学 2011
本文编号：3045871
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3045871.html
