基于ADS1298与FPGA的脑电采集系统设计
发布时间：2020-08-01 15:48
【摘要】：脑电信号是一种重要的生物电信号,内部包含了丰富的生理信息与病理信息。脑电信号的研究已经引起世界的广泛关注,越来越多的科研工作者投身于脑电信号的研究。脑电信号的获取一般是通过专用电极,电极输出的微弱脑电信号经过放大、隔离、滤波之后,再进行记录和处理分析。本文首先分析了脑电信号研究现状及发展趋势,在此基础上设计了一套基于ADS1298与FPGA的脑电信号采集系统。该系统具有集成度高、速度快、灵活性好、实用性强的特点,符合现代脑电研究的发展趋势,满足现代脑电信号研究提出的新要求。脑电信号微弱,有效的脑电信号频率主要集中在0.5-50Hz,幅值在10-l00uV之间,且极易受到人体自身和外界信号的干扰。为了能够采集到准确的脑电信号,系统采用ADS1298作为A/D芯片,FPGA作为系统处理器,设计了模拟滤波电路。该系统在生物电极与皮肤接触良好的条件下,将采集到的脑电信号经过模拟滤波电路处理,利用24位A/D将处理后的信号转换为数字量,在处理器FPGA上实现了 FIR滤波器和EMD算法。再将读取到的脑电数据进行算法分析和处理,然后在FPGA的控制下将数据通过WIFI模块发送到上位机,最终实现了脑电信号的采集与发送。经过实验测试,本脑电采集系统能够准确的采集脑电信号并实现对信号的处理。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318;TP274.2
【图文】：
推导如下：逡逑入为／（／），输出为则列出如下公式：逡逑／（０邋二々１邋⑴＋⑴＋＾ｒｊ＼邋⑴办逦（２－１ｆ（ｔ）邋＝逦（０邋＋邋－Ｔ邋｛邋Ｕｉ邋（邋ｔ）邋－邋ｉ２邋（ｚ）］ｄ邋ｔ逦（２－２Ｃｉ逡逑公式（２－１）和（２－２）消去电流，并经过拉普拉斯变换，可以得到止频率：逡逑／邋＝邋—（２－２ｎＲＣ逡逑响应函数：逡逑
天津工业大学硕士学位论文从上式可以看出在增益为１２的情况下，其分辨率可以达到０．０２３８ｕＶ，不再逡逑要外界对信号放大处理。只需要进行简单的滤波处理就可以进入Ａ／Ｄ，因此处理电路是符合要求的。逡逑３电源方案设计逡逑想要采集到准确的脑电信号，干净的电源模块是必不可少的。本系统采用逡逑的ＴＰＳ７３０这款电源芯片给Ａ／Ｄ采集模块供电。这款芯片具有超低噪声逡逑ｗｖＦｒｍｓ邋），高电源抑制比（６８ｄＢ在频率是１００Ｈｚ时），快速的启动时间（５０奶），逡逑好线性响应。其电路设计如下图２－３：逡逑
图２－８菊花链的连接配置逡逑ＡＤＳ１２９８邋—些重要的控制信号引脚本系统设计都是由软件控制，ＡＤＳ１２９８逡逑整个电路原理图设计如图２－９：逡逑Ｃ６Ｓ逡逑RG逡逑Ｃ７0逦ＶＯＵＴ３Ｖ逡逑Ｈ￣－Ｔ—邋Ｔ－－｜逡逑ｃ＊ｐ逦ｖ0Ｔ．￣ｎ．ｓｖ逡逑１．５ＮＴ逡逑Ｃａｐ邋［Ｐ７０逡逑＝±１Ｃ１７邋ＭｉＭ逦逦逦逡逑＇ｉ￣邋－邋Ｎ邋ｌｉｇｒｔｌｌｉｐｉｆｅｉ邋ｓ邋７邋ｙｓ逡逑ｉ逦，＿１１逦邋２逦Ｃ．ＩＵＦ邋ｌ邋＿Ｊ＿１ＬＴ逡逑Ｉ邋ＩＩ逦￣逦￣邋ｖｏｔｍ．ｓｖ逡逑言[欤哄危冲澹渝澹冲澹冲澹冲澹浚澹掊澹欤浚澹悖铄澹罚诲濉辏浚诲澹ǎ浚″澹担剑哄澹掊澹粒皱澹粒皱危裕撸辏咤义希纾樱椋椋纾
本文编号：2777667
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318;TP274.2
【图文】：
推导如下：逡逑入为／（／），输出为则列出如下公式：逡逑／（０邋二々１邋⑴＋⑴＋＾ｒｊ＼邋⑴办逦（２－１ｆ（ｔ）邋＝逦（０邋＋邋－Ｔ邋｛邋Ｕｉ邋（邋ｔ）邋－邋ｉ２邋（ｚ）］ｄ邋ｔ逦（２－２Ｃｉ逡逑公式（２－１）和（２－２）消去电流，并经过拉普拉斯变换，可以得到止频率：逡逑／邋＝邋—（２－２ｎＲＣ逡逑响应函数：逡逑
天津工业大学硕士学位论文从上式可以看出在增益为１２的情况下，其分辨率可以达到０．０２３８ｕＶ，不再逡逑要外界对信号放大处理。只需要进行简单的滤波处理就可以进入Ａ／Ｄ，因此处理电路是符合要求的。逡逑３电源方案设计逡逑想要采集到准确的脑电信号，干净的电源模块是必不可少的。本系统采用逡逑的ＴＰＳ７３０这款电源芯片给Ａ／Ｄ采集模块供电。这款芯片具有超低噪声逡逑ｗｖＦｒｍｓ邋），高电源抑制比（６８ｄＢ在频率是１００Ｈｚ时），快速的启动时间（５０奶），逡逑好线性响应。其电路设计如下图２－３：逡逑
图２－８菊花链的连接配置逡逑ＡＤＳ１２９８邋—些重要的控制信号引脚本系统设计都是由软件控制，ＡＤＳ１２９８逡逑整个电路原理图设计如图２－９：逡逑Ｃ６Ｓ逡逑RG逡逑Ｃ７0逦ＶＯＵＴ３Ｖ逡逑Ｈ￣－Ｔ—邋Ｔ－－｜逡逑ｃ＊ｐ逦ｖ0Ｔ．￣ｎ．ｓｖ逡逑１．５ＮＴ逡逑Ｃａｐ邋［Ｐ７０逡逑＝±１Ｃ１７邋ＭｉＭ逦逦逦逡逑＇ｉ￣邋－邋Ｎ邋ｌｉｇｒｔｌｌｉｐｉｆｅｉ邋ｓ邋７邋ｙｓ逡逑ｉ逦，＿１１逦邋２逦Ｃ．ＩＵＦ邋ｌ邋＿Ｊ＿１ＬＴ逡逑Ｉ邋ＩＩ逦￣逦￣邋ｖｏｔｍ．ｓｖ逡逑言[欤哄危冲澹渝澹冲澹冲澹冲澹浚澹掊澹欤浚澹悖铄澹罚诲濉辏浚诲澹ǎ浚″澹担剑哄澹掊澹粒皱澹粒皱危裕撸辏咤义希纾樱椋椋纾
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