【摘要】：腦機(jī)接口技術(shù)是在大腦與外部設(shè)備之間建立直接交流關(guān)系的技術(shù)，是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一。該技術(shù)的主要目標(biāo)是幫助身體某些器官或組織有缺陷的人，實(shí)現(xiàn)大腦對(duì)外部設(shè)備的控制和操縱，從而彌補(bǔ)自身行動(dòng)的不足。該技術(shù)的核心是腦電信號(hào)的采集與處理。本文提出了一種腦電信號(hào)無(wú)線采集與處理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)老鼠腦電信號(hào)的采集與后續(xù)處理。 該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分為發(fā)送和接收兩部分。由于本課題的構(gòu)想是要實(shí)現(xiàn)對(duì)自由活動(dòng)老鼠的腦電信號(hào)采集與處理，所以要求背在老鼠身上的發(fā)送電路板必需要輕便，而且要有無(wú)線發(fā)射功能。這樣就必然要求接收電路板要具有無(wú)線接收功能和與電腦上位機(jī)通信的功能。 本文的緒論部分首先介紹了腦機(jī)接口技術(shù)的研究意義及其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后介紹了本課題的來(lái)源及主要工作內(nèi)容。 本文的第二章對(duì)腦電信號(hào)的特點(diǎn)和各種腦機(jī)接口技術(shù)做了比較細(xì)致的介紹。通過(guò)對(duì)腦電信號(hào)特點(diǎn)的了解，可以確定我們想要設(shè)計(jì)的腦電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)所要滿足的一些特性與功能，給我們提供了理論上的依據(jù)與研究方向。 本文的第三部分介紹了系統(tǒng)的總體框架，比較細(xì)致的介紹了系統(tǒng)每一部分的組成。對(duì)于發(fā)送與接收部分所用到的微處理器、A/D轉(zhuǎn)換、串口轉(zhuǎn)USB以及電源芯片等都做了一一介紹，重點(diǎn)介紹了它們的性能和在本設(shè)計(jì)中采用它們的原因。微處理器我們采用的是ST公司的帶有射頻模塊的芯片stm32w108，A/D轉(zhuǎn)換芯片采用的AD7993。 本論文的重點(diǎn)在第四部分，即前端模擬電路的設(shè)計(jì)部分。該部分詳細(xì)介紹了前端模擬電路的結(jié)構(gòu)與組成原理。按照在電路結(jié)構(gòu)中由前到后的順序，逐級(jí)介紹了每一級(jí)的電路原理圖和所要實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)每一級(jí)電路中用到的運(yùn)算放大器和濾波器等芯片的性能參數(shù)也做了一定介紹。第一級(jí)放大對(duì)模擬電路的性能影響很大，所以在這一級(jí)我們采用的是儀表放大器INA118，保證第一級(jí)的共模抑制比足夠高。前端模擬電路在整個(gè)系統(tǒng)中占有非常重要的位置，由于它處于系統(tǒng)的最前端，負(fù)責(zé)采集最原始的模擬信號(hào)，所以對(duì)它的性能要求很高，在這一部分我們花費(fèi)了最大的精力來(lái)研究。 在論文的最后，我們介紹了相關(guān)仿真與一部分實(shí)際測(cè)試結(jié)果，并介紹了電路板的制作情況。然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)做了總結(jié)與展望，，對(duì)設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)問(wèn)題和未完成的工作做了一定介紹與分析。
[Abstract]:Brain-computer interface (BCI) is a direct communication technology between the brain and external equipment, which is one of the hot topics in the field of modern biomedical engineering. The main goal of the technology is to help people with defects in certain organs or tissues of the body to control and manipulate external equipment to make up for their lack of action. The core of this technology is the acquisition and processing of EEG signals. In this paper, a radio acquisition and processing system for EEG signals is proposed, which can be used to collect and follow up the EEG signals of mice. The structure of the system is divided into two parts: transmitting and receiving. Because the idea of this subject is to collect and process EEG signals from free-moving mice, it is necessary to have portable transmission circuit board and wireless transmitting function. In this way, the receiving circuit board must have wireless receiving function and the function of communicating with PC. The introduction of this paper first introduces the research significance of BCI technology and its research status at home and abroad, and then introduces the source and main work content of this topic. In the second chapter, the characteristics of EEG and various brain-computer interface techniques are introduced in detail. Through the understanding of the characteristics of EEG signal, we can determine some characteristics and functions of the EEG acquisition and processing system that we want to design, and provide us with theoretical basis and research direction. The third part of this paper introduces the overall framework of the system, and details the composition of each part of the system. The microprocessors used in the sending and receiving parts, such as A / D conversion, serial port to USB and power chip, are introduced one by one. Their performance and the reasons for their adoption in this design are emphatically introduced. The microprocessor we use is ST's chip with RF module, stm32w108,A/D conversion chip and AD7993.. This paper focuses on the fourth part, that is, the design of the front-end analog circuit. In this part, the structure and principle of the front-end analog circuit are introduced in detail. According to the order from front to back in the circuit structure, the schematic diagram of each stage and the functions to be realized are introduced step by step, and the performance parameters of chips such as operational amplifiers and filters used in each stage circuit are also introduced. The first stage amplifier has a great influence on the performance of analog circuit, so at this stage we use the instrument amplifier INA118, to ensure the first stage of the common mode rejection ratio is high enough. The front-end analog circuit occupies a very important position in the whole system. Because it is in the front end of the system, it is responsible for collecting the most original analog signal, so the performance of the analog circuit is very high. In this part we have spent the greatest effort to study. At the end of the paper, we introduce the simulation and some actual test results, and the fabrication of the circuit board. Then the overall design of the whole system is summarized and prospected, and the related problems and unfinished work in the design are introduced and analyzed.
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R318

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭松,馬杰,楊翠微,方祖祥;多導(dǎo)聯(lián)腦電遙測(cè)與遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2001年02期

2 陳明彪;意念診斷治療、意念促動(dòng)、意念美容美身、復(fù)視明、復(fù)聽(tīng)儀構(gòu)想[J];醫(yī)療衛(wèi)生裝備;2003年S2期

3 卞寧艷;曹洋;王斌;顧凡及;張立明;;基于二階C_0復(fù)雜度的癲癇發(fā)作預(yù)測(cè)[J];生物物理學(xué)報(bào);2007年01期

4 張海軍;張文慶;;基于小波包技術(shù)的腦電特征波提取分析[J];機(jī)電工程技術(shù);2008年07期

5 王建坤;李男男;孫瑤;耿衛(wèi)東;;一種腦電信號(hào)模擬預(yù)處理電路的設(shè)計(jì)[J];南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年02期

6 何為,陳香,楊基海;不同思維作業(yè)電信號(hào)的高準(zhǔn)確度模式分類[J];上海生物醫(yī)學(xué)工程;2004年04期

7 吳曉彬;郭影;邱天爽;鮑海平;;B樣條小波在提取腦電癲癇棘波中的應(yīng)用[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2006年05期

8 張莉;何傳紅;何為;;腦-機(jī)接口的研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2007年02期

9 肖丹;王平;;能量熵在運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)分類中的應(yīng)用[J];江西藍(lán)天學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

10 劉國(guó)松,周佳音;一種改進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)腦電頻譜分析方法[J];基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床;1983年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 崔建國(guó);王旭;;基于光纖隔離與通訊的生物電信號(hào)放大方法研究[A];第二屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

2 王裕清;粱平;郭付清;張登攀;;腦電信號(hào)診斷專家系統(tǒng)的研究[A];中國(guó)生理學(xué)會(huì)第21屆全國(guó)代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2002年

3 趙麗;萬(wàn)柏坤;高揚(yáng);;基于腦電信號(hào)α波的電動(dòng)小車控制系統(tǒng)研究[A];《制造業(yè)自動(dòng)化與網(wǎng)絡(luò)化制造》學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

4 王行愚;;基于腦電信號(hào)的人機(jī)融合控制[A];第二十三屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2004年

5 葛家怡;周鵬;王明時(shí);;睡眠腦電信號(hào)樣本熵的研究[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

6 賈文艷;趙香花;高小榕;高上凱;楊福生;;2003年腦機(jī)接口數(shù)據(jù)競(jìng)賽論文之五——想像左右手運(yùn)動(dòng)的單次腦電信號(hào)分類[A];首屆全國(guó)功能神經(jīng)影像學(xué)和神經(jīng)信息學(xué)研討會(huì)論文匯編[C];2003年

7 周紅標(biāo);;基于小波包變換和最小二乘支持向量機(jī)的癲癇腦電信號(hào)識(shí)別[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)C卷[C];2011年

8 張偉;田心;;癲癇腦電整體及小波分量的相位同步性[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

9 薛蘊(yùn)全;王秋英;王宏;;腦電信號(hào)的動(dòng)態(tài)時(shí)空響應(yīng)拓?fù)鋱D[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2001年

10 王嬈芬;張建華;王行愚;;基于ICA和FCM算法的操作員腦電信號(hào)眼電偽跡自動(dòng)去除研究[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 張文清　記者 王春;意念控制車速及左右轉(zhuǎn)彎前行[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

2 李紅;芯片能給人第二次生命嗎[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

3 小峰;數(shù)字化技術(shù)：警察的好幫手[N];人民公安報(bào);2010年

4 本報(bào)記者 孫剛;未來(lái)醫(yī)療：明天我們這樣治病[N];解放日?qǐng)?bào);2010年

5 本報(bào)記者 趙建國(guó);“意念”控制技術(shù)讓人們心想事成[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2008年

6 王坤;我國(guó)精神疾病治療獲突破[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2001年

7 張獻(xiàn)懷;“癲癇刀”投入臨床[N];中國(guó)中醫(yī)藥報(bào);2001年

8 本報(bào)特約撰稿人 陸志城;我思，故我動(dòng)[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2003年

9 劉成前;手術(shù)治療精神病獲突破[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2002年

10 山西 張樹(shù)弼;淺談光電耦合器[N];電子報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張美云;阿爾茨海默病腦電信號(hào)多尺度時(shí)空定量特征研究[D];天津醫(yī)科大學(xué);2012年

2 趙巖斌;腦電數(shù)據(jù)的函數(shù)分析方法[D];東北師范大學(xué);2011年

3 石立臣;基于腦電信號(hào)的警覺(jué)度估計(jì)研究[D];上海交通大學(xué);2012年

4 歐陽(yáng)高翔;癲癇腦電信號(hào)的非線性特征識(shí)別與分析[D];燕山大學(xué);2010年

5 王嬈芬;過(guò)程控制操作員生理信號(hào)分析及功能狀態(tài)建模[D];華東理工大學(xué);2012年

6 季忠;腦電信號(hào)特征信息提取的時(shí)頻分析方法及虛擬式腦電圖儀的研制[D];重慶大學(xué);2003年

7 朱曉軍;HHT變換及其在腦電信號(hào)處理中的應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2012年

8 崔冬;多通道腦電信號(hào)建模及同步分析[D];燕山大學(xué);2011年

9 施錦河;運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)處理與P300刺激范式研究[D];浙江大學(xué);2012年

10 游榮義;腦電信號(hào)非線性分析方法的研究[D];廈門大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張新;腦電信號(hào)分析在認(rèn)知功能中的研究[D];重慶大學(xué);2010年

2 劉友友;基于多類運(yùn)動(dòng)感知腦電的異步腦—機(jī)接口的研究[D];山東大學(xué);2010年

3 趙建林;癲癇腦電信號(hào)識(shí)別算法及其應(yīng)用[D];山東大學(xué);2010年

4 王娟;慢性痛多通道腦電信號(hào)分析[D];燕山大學(xué);2011年

5 李竇哲;腦—機(jī)接口系統(tǒng)中腦電信號(hào)采集與特征識(shí)別[D];山西大學(xué);2010年

6 張倩華;腦電信號(hào)的非廣度熵分析[D];汕頭大學(xué);2004年

7 張道信;基于小波和獨(dú)立分量分析的腦電信號(hào)處理[D];安徽大學(xué);2002年

8 勾慧蘭;1/f波電刺激前后腦電功率譜和復(fù)雜度的分析研究[D];河北科技大學(xué);2010年

9 李縣輝;腦電信號(hào)的小波相關(guān)與互信息分析[D];汕頭大學(xué);2003年

10 姜波;多自由度智能假手控制系統(tǒng)的研究[D];大連理工大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2337363