多通道脑电信号采集与处理系统研究

发布时间：2017-04-28 02:02

  本文关键词：多通道脑电信号采集与处理系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,脑机接口作为一种新兴的人机交互方式,在残疾人控制和健康人娱乐等多个领域受到极大的重视,很多科研机构和公司通过利用脑电来进行控制、娱乐等多样化的操作,比如为残疾人设计使用脑电来控制轮椅和拨打电话、为热爱新奇电子产品的人群设计利用脑电控制的各种游戏等,脑机接口必将随着人类对大脑认识的深入,发挥愈发重要的作用。在脑机接口系统中,脑电采集系统是重要的环节,因为脑电信号是一种微弱的生理电信号,采集难度较大,要通过脑电采集系统采集大脑头皮脑电并进行处理,为脑机接口研究提供原始脑电信号。在脑电采集系统设计中,一般采用特殊电极进行采集,然后对脑电进行放大和滤波,通过AD转换后将信号传输到计算机。本设计主要讲述脑电采集系统的设计思路,首先介绍脑电采集系统的发展和现状,然后介绍了脑电信号的基本知识,分析了脑电信号的分类和导联方式等。针对脑电的特征,在第二章提出了脑电信号采集系统的整体设计要求和实现方法。然后在第三章详细讲述了采集系统硬件的设计,包括如何设计前置放大器、右腿驱动电路和滤波电路等调理电路,把脑电信号放大到适合AD采集的幅度,然后介绍了STM32控制器和AD,经过AD转换后利用USB实现STM32和上位机的通信。在第四章介绍系统软件部分设计,讲述了STM32固件程序、USB驱动程序和上位机程序的实现。在系统设计完成后,为了验证信号采集系统是否可以满足我们的要求,我们在第五章讲述了脑电验证的方法:将脑电信号通过FFT进行频谱分析,利用稳态视觉诱发电位(SSVEP)来验证了脑电。在第六章对整个设计做了总结,讲述了自己在做毕业设计过程中各个方面的收获,也对不足和需要进一步完善的地方进行了阐述。
【关键词】：脑机接口 STM32 USB传输 稳态视觉诱发电位
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7;R741.044
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景及其研究意义10-11
• 1.2 本课题发展历程和研究现状11-12
• 1.2.1 脑电采集系统的发展11-12
• 1.2.2 脑电采集系统的现状12
• 1.3 本文的研究目的及内容12-14
• 第二章 脑电信号采集和系统整体方案14-20
• 2.1 脑电信号的分类14-15
• 2.1.1 自发脑电14-15
• 2.1.2 诱发电位15
• 2.2 脑电测量的导联方式15-16
• 2.2.1 单极导联16
• 2.2.2 双极导联16
• 2.3 脑电干扰因素16-17
• 2.3.1 50Hz工频干扰16
• 2.3.2 基线漂移16-17
• 2.3.3 肌电干扰17
• 2.4 系统整体设计17-18
• 2.4.1 模拟部分17-18
• 2.4.2 数字部分18
• 2.5 本章小结18-20
• 第三章 系统硬件设计20-38
• 3.1 信号调理电路20-27
• 3.1.1 系统电源设计20-21
• 3.1.2 前置放大电路21-22
• 3.1.3 右腿驱动电路22-23
• 3.1.4 二级可调放大电路23-24
• 3.1.5 滤波电路24-26
• 3.1.6 三级放大电路26-27
• 3.2 控制模块设计27-31
• 3.2.1 STM32 概述27-28
• 3.2.2 AD转换模块28-31
• 3.3 USB模块设计31-36
• 3.3.1 USB的介绍31-32
• 3.3.2 USB模块选择32-33
• 3.3.3 设备USB插入检测33-34
• 3.3.4 设备枚举过程34-35
• 3.3.5 USB传输方式的选择35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 系统软件设计38-56
• 4.1 固件程序设计38-40
• 4.1.1 外围硬件(hardware)38
• 4.1.2 STM32_USB-FS_Device_Lib38-40
• 4.2 固件程序的实现40-46
• 4.2.1 编程工具简介40
• 4.2.2 主程序设计40-42
• 4.2.3 AD程序设计42-45
• 4.2.4 数据传输程序设计45-46
• 4.3 驱动程序的设计46-53
• 4.3.1 USB驱动程序47-51
• 4.3.2 上位机驱动程序51-53
• 4.4 上位机程序设计53-55
• 4.4.1 检测并打开设备54
• 4.4.2 读取设备数据54
• 4.4.3 数据保存54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 系统性能测试与分析56-61
• 5.1 稳态视觉诱发电位原理56-57
• 5.1.1 稳态视觉诱发电位简介56
• 5.1.2 稳态视觉诱发电位的特点56-57
• 5.2 稳态视觉诱发电位实验设计57-58
• 5.2.1 剌激源设计57-58
• 5.2.2 刺激频率选择58
• 5.2.3 实验设计58
• 5.3 数据处理和分析58-61
• 第六章 总结和展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68
• 附件68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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2 周涛 ,张辉;采用PDIUSBD12的USB系统固件程序设计[J];电子技术应用;2003年05期

3 蒋金涛,杨鸣;USB2.0控制器EZ-USB-FX2的性能特点及其数据传输实现[J];计算机工程与应用;2005年11期

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5 高上凯;;浅谈脑—机接口的发展现状与挑战[J];中国生物医学工程学报;2007年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈鎏;基于DSP的心电信号采集和分析系统[D];西北工业大学;2007年

2 陈杰;基于AD7606的电能质量监测终端研究与实现[D];山东大学;2014年

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本文编号：331865