基于STM32和ADS1298的24导脑电采集系统研究

发布时间：2020-06-10 16:40

【摘要】：随着社会的发展,人类对脑科学研究日益重视,科学家纷纷将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。首先,分析了课题的研究背景、意义以及国内外的研究现状,分析了脑电采集的工作机理,详细探讨了脑电信号的分类和脑电极的使用方法,分析得出了脑电采集系统的功能需求和性能需求,进而提出系统整体的设计方案。其次,在Altium Designer Release10开发环境下,分别对STM32微控制器的外围电路如电源电路、串口通信电路、JTAG电路以及阻抗检测电路进行了设计;对本文替代分立元件所用的集成芯片ADS1298的外围电路进行搭建,包括模拟前端部分、右腿驱动电路还有信号预处理部分。再次,在IAR Embedded Workbench开发环境下,分别对下位机STM32主程序、A/D转换程序、串口通信程序、SPI程序和ADS1298的初始化部分以及寄存器模块进行了编译;在集成开发环境Microsoft Visual Studio帮助下编译了上位机软件的程序以及它的采集和存储过程。最后,文中对设计的采集系统进行了初步验证,包括按照数字脑电图仪标准JJG1043-2008进行了部分关键性能测试及按照国家标准GB9706.1进行关键安全性测试,同时采用实验采集脑电信号验证系统可行性。测试结果说明本文设计的24导脑电采集系统性能指标较好,以用于脑功能研究和临床诊断中。
【图文】：

第 4 章 脑电信号采集系统软件设计4.1 软件开发环境简介脑电采集系统除了需要功能完备的硬件采集设备，，同时也需要软件处理系统，只有软件和硬件一起配合使用才能使得整个脑电采集系统的功能更加完善，数据采集和处理的能力更加精准。因此，在第 3 章中介绍基于硬件搭建的 24 导脑电采集系统之后，在第 4 章中将详细介绍基于软件编程的本课题脑电采集系统中关键的嵌入式内部程序以及上位机软件中数据存储部分的设计。由于本设计中所选的 MCU 是 STM32 的 32 位微处理器，因此选择的嵌入式开发环境是 IAR Embedded Workbench，有着功能强大的编辑器，为使用者以及初学者提供了一个方便快捷易上手的开发环境，大大提高了开发人员的工作效率。在本设计中选用版本为 7.3 的 IAR 开发环境如图 4-1 所示。

第 4 章 脑电信号采集系统软件设计下拉列表中选择正确的串口设备，点击“采集”按钮，操作的成功提示。生成文件时，可选择生成 txt 格式的文式采用 ASCII 编码方式编码，bin 文件则为二进制文件，看。如图 4-10 为上位机程序采集界面。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318;TP274.2

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 杨博;张加宏;李敏;顾芳;;基于ARM的多通道数据采集系统[J];仪表技术与传感器;2015年02期

2 路敦强;王为;陈永鹏;;基于ADS1298的表面肌电采集系统设计[J];天津师范大学学报(自然科学版);2015年01期

3 魏厚杰;官金安;方浩;;ADS1298模拟前端的便携式生理信号采集系统[J];单片机与嵌入式系统应用;2012年02期

4 黄河涛;杜玉晓;董建;;μV级脑电信号采集系统的关键技术[J];实验室研究与探索;2009年09期

相关硕士学位论文 前10条

1 张悦;面向脑状态监测的脑电与脑氧信号采集系统[D];浙江大学;2017年

2 周信昌;高速多导联脑电采集系统设计及数据压缩算法研究[D];广东工业大学;2016年

3 陈宏;脑电疲劳监测系统的建模及其硬件实现[D];兰州大学;2016年

4 陈丰;便携式EEG信号采集仪硬软件设计[D];华中科技大学;2016年

5 曾昭龙;32导脑电放大器设计[D];电子科技大学;2016年

6 刘琳;诱发脑电信号的采集与分析[D];河北科技大学;2015年

7 贾龙浩;自动体外除颤仪测试用信号发生器的设计[D];燕山大学;2015年

8 刘志煊;32导高性能脑电采集系统硬件设计[D];电子科技大学;2015年

9 薛吉星;多通道脑电信号采集与处理系统研究[D];华南理工大学;2015年

10 赵明;基于SSVEP的脑—机接口系统设计与开发[D];华东理工大学;2015年

本文编号：2706565