脑电信号采集系统的设计与实现

发布时间：2017-10-13 00:15

  本文关键词：脑电信号采集系统的设计与实现

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【摘要】：脑-机接口(BCI)技术作为最具有改变人类生活潜力的科学技术之一,已经成为了国内外研究的热点。BCI技术应用前景广泛,有望在医疗、娱乐、军事等领域中发挥巨大作用。BCI系统一般分为脑电信号采集、信号分析以及设备控制三个模块,其中信号采集是最关键的部分,它直接决定了BCI系统的性能。论文设计并实现了一套便携的、价格低廉的脑电信号采集系统。系统分为信号采集端和上位机软件端,其中信号采集端是根据脑电信号的特性,设计了符合脑电信号放大与滤波要求的各级模拟电路以及基于MSP430的数字信号处理电路,并通过串口或者蓝牙与上位机实现通信的功能。在上位机软件端,实现了信号的实时显示、保存等功能。系统采用低功耗、低成本的元器件,采用便携式电池供电,有利于BCI设备普及应用。论文最后对采集设备的系统性能进行了测试,将采集到的脑电信号保存并利用Matlab软件分析,并与专业脑电设备采集到的脑电信号进行比较,显示论文所设计的脑电信号采集系统运行稳定、性能良好。
【关键词】：脑电信号 脑机接口 脑电采集 频谱分析
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318;TH776
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8
• 1.2 国内外脑电采集系统的发展现状8-10
• 1.3 脑-机接口（BCI）技术10-12
• 1.3.1 BCI及其关键技术10-11
• 1.3.2 BCI的应用11-12
• 1.4 论文主要工作及安排12-14
• 第二章 EEG以及系统总体设计14-19
• 2.1 EEG概述14-17
• 2.1.1 EEG产生机理14
• 2.1.2 EEG信号特性14-15
• 2.1.3 EEG信号研究方法15-16
• 2.1.4 电极的导联16-17
• 2.2 脑电信号采集系统总体设计17-18
• 2.2.1 系统功能需求分析17
• 2.2.2 系统技术指标17-18
• 2.2.3 系统整体方案设计18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 脑电信号采集系统的调理电路设计19-30
• 3.1 调理电路总体设计方案19-20
• 3.1.1 调理电路总体设计19
• 3.1.2 脑电信号采集系统要求19-20
• 3.1.3 调理电路设计框架20
• 3.2 脑电信号采集系统的调理电路设计20-29
• 3.2.1 前置级放大电路20-22
• 3.2.2 高通滤波电路22-24
• 3.2.3 低通滤波电路24-25
• 3.2.4 陷波电路25-26
• 3.2.5 后置级放大电路26-27
• 3.2.6 电平抬升电路27-28
• 3.2.7 其他可选电路28-29
• 3.2.8 调理电路整体电路29
• 3.3 本章小结29-30
• 第四章 基于MSP430单片机的数字处理模块设计30-46
• 4.1 MSP430单片机概述30-31
• 4.2 MSP430单片机最小系统31-32
• 4.3 定时器模块32-34
• 4.3.1 定时器原理32-33
• 4.3.2 定时器软件程序33-34
• 4.4 ADC模块34-38
• 4.4.1 ADC概述34
• 4.4.2 ADC技术指标34-35
• 4.4.3 ADC1235-36
• 4.4.4 ADC软件设计36-38
• 4.5 串口通信模块38-42
• 4.5.1 通信方式38
• 4.5.2 USART38-39
• 4.5.3 RS23239-40
• 4.5.4 串口通信软件设计40-42
• 4.6 蓝牙模块42-45
• 4.6.1 蓝牙技术及特点42-43
• 4.6.2 蓝牙模块43-45
• 4.7 本章小结45-46
• 第五章 脑电信号采集系统的实现及测试46-58
• 5.1 上位机软件46-48
• 5.1.1 软件主界面46
• 5.1.2 脑电信号实时波形及保存46-47
• 5.1.3 上位机软件的设计47-48
• 5.2 脑电信号分析48-54
• 5.3 脑电信号系统测试54-55
• 5.3.1 前置放大器测试54
• 5.3.2 滤波器测试54
• 5.3.3 陷波器测试54-55
• 5.3.4 后级放大测试55
• 5.3.5 脑电信号采集系统整体测试55
• 5.4 实物制作展示55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文63-64
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利64-65
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目65-66
• 致谢66

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本文编号：1021745