本文關(guān)鍵詞：32導(dǎo)腦電放大器設(shè)計

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【摘要】：大腦是人體最為復(fù)雜和重要的器官。時至今日,大腦依舊是人類認知的黑洞,人類迫切地希望了解大腦的工作方式。隨著世界范圍的“腦計劃”開展,腦功能研究被推向高潮。腦功能研究中腦電圖技術(shù)(Electroencephalography,簡稱EEG)因其無損害、低成本、易采集和高時間分辨率等優(yōu)勢,成為大腦研究的重要工具。腦功能研究的不斷深入要求腦電放大器在采集腦電過程中獲得更多的腦電信息。一方面,腦電采集過程生成的數(shù)據(jù)量增大,對采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)能力提出新挑戰(zhàn);另一方面,腦電信號在頻率種類上有了新發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)國內(nèi)采集系統(tǒng)在采集帶寬上并不能完全滿足要求,需要針對性地提高腦電采集系統(tǒng)的帶寬頻段范圍。此外,由于腦電信號為微伏級微弱信號,采集時容易受到噪聲干擾。腦電放大器的抗干擾能力和噪聲抑制能力同樣需要關(guān)注。目前國內(nèi)腦電放大器在性能上較國外產(chǎn)品還比較落后,國內(nèi)相關(guān)腦科學研究領(lǐng)域比較依賴國外設(shè)備。發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能腦電放大器對于國內(nèi)腦功能研究的可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。為提高國內(nèi)腦電放大器性能,設(shè)計開發(fā)本32導(dǎo)腦電放大器。放大器采用板卡結(jié)構(gòu),包括四個8導(dǎo)采集板卡和一個主控制板卡。采集板卡上涉及放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存和控制器單元等電路。設(shè)計直流矯正電路和提高通帶高頻截止頻率,擴大放大器的采集帶寬,滿足腦電采集新需求;設(shè)計了解決數(shù)據(jù)量過大問題的數(shù)據(jù)緩沖電路,提高了放大器的性能。主控制板卡包括DSP和USB電路,主要負責對數(shù)據(jù)的整合和數(shù)據(jù)上傳至PC端。通過電路板布局和芯片選型的優(yōu)化降低系統(tǒng)噪聲,并提高了放大器的其它關(guān)鍵性能。根據(jù)放大器的性能測試結(jié)果,證明本放大器的部分關(guān)鍵性能指標與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比有了明顯提高。在實際腦電采集和相關(guān)腦電實驗驗證過程中,本系統(tǒng)表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：腦電采集 32導(dǎo)聯(lián) 數(shù)據(jù)緩沖 高性能
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R338
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題背景及其研究意義10
• 1.2 腦電采集系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 腦電放大器存在的難點和解決方案11-12
• 1.4 本論文的主要工作內(nèi)容和計劃安排12-14
• 第二章 腦電相關(guān)背景知識及系統(tǒng)設(shè)計方案14-20
• 2.1 人類腦電信號相關(guān)介紹14-15
• 2.1.1 自發(fā)腦電信號及其特點14
• 2.1.2 誘發(fā)腦電信號及其特點14-15
• 2.2 腦電圖機的導(dǎo)聯(lián)15-16
• 2.3 腦電放大器的關(guān)鍵性能指標16-17
• 2.4 腦電放大器整體設(shè)計方案17-19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第三章 腦電放大器的設(shè)計與實現(xiàn)20-53
• 3.1 腦電采集板卡部分20-37
• 3.1.1 前置放大電路設(shè)計20
• 3.1.2 直流電壓矯正電路設(shè)計20-22
• 3.1.3 右腿驅(qū)動電路設(shè)計22
• 3.1.4 濾波器設(shè)計22-27
• 3.1.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路設(shè)計27-29
• 3.1.6 阻抗檢測電路設(shè)計29-30
• 3.1.7 控制器STM32F103電路設(shè)計30-34
• 3.1.8 數(shù)據(jù)緩沖部分設(shè)計34-36
• 3.1.9 采集板卡電路板制作36-37
• 3.2 主控制板卡部分設(shè)計37-45
• 3.2.1 DSP硬件電路設(shè)計38-41
• 3.2.2 USB電路設(shè)計41-44
• 3.2.3 主控制板卡電路板制作44-45
• 3.3 嵌入式驅(qū)動程序設(shè)計45-51
• 3.3.1 采集板卡STM32單片機驅(qū)動程序46-48
• 3.3.2 主控板DSP程序設(shè)計48-50
• 3.3.3 USB部分的程序設(shè)計50-51
• 3.4 PC端軟件設(shè)計51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析53-60
• 4.1 腦電放大器的性能測試53-56
• 4.2 腦電實驗測試放大器性能56-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-65
• 附錄Ⅰ65-66
• 附錄Ⅱ66-71

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本文編號：838134