【摘要】：腦機接口技術是在大腦與外部設備之間建立直接交流關系的技術，是現(xiàn)代生物醫(yī)學工程領域的熱點課題之一。該技術的主要目標是幫助身體某些器官或組織有缺陷的人，實現(xiàn)大腦對外部設備的控制和操縱，從而彌補自身行動的不足。該技術的核心是腦電信號的采集與處理。本文提出了一種腦電信號無線采集與處理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對老鼠腦電信號的采集與后續(xù)處理。 該系統(tǒng)在結構上分為發(fā)送和接收兩部分。由于本課題的構想是要實現(xiàn)對自由活動老鼠的腦電信號采集與處理，所以要求背在老鼠身上的發(fā)送電路板必需要輕便，而且要有無線發(fā)射功能。這樣就必然要求接收電路板要具有無線接收功能和與電腦上位機通信的功能。 本文的緒論部分首先介紹了腦機接口技術的研究意義及其國內外研究現(xiàn)狀，然后介紹了本課題的來源及主要工作內容。 本文的第二章對腦電信號的特點和各種腦機接口技術做了比較細致的介紹。通過對腦電信號特點的了解，可以確定我們想要設計的腦電信號采集與處理系統(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，比較細致的介紹了系統(tǒng)每一部分的組成。對于發(fā)送與接收部分所用到的微處理器、A/D轉換、串口轉USB以及電源芯片等都做了一一介紹，重點介紹了它們的性能和在本設計中采用它們的原因。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轉換芯片采用的AD7993。 本論文的重點在第四部分，即前端模擬電路的設計部分。該部分詳細介紹了前端模擬電路的結構與組成原理。按照在電路結構中由前到后的順序，逐級介紹了每一級的電路原理圖和所要實現(xiàn)的功能，對每一級電路中用到的運算放大器和濾波器等芯片的性能參數(shù)也做了一定介紹。第一級放大對模擬電路的性能影響很大，所以在這一級我們采用的是儀表放大器INA118，保證第一級的共模抑制比足夠高。前端模擬電路在整個系統(tǒng)中占有非常重要的位置，由于它處于系統(tǒng)的最前端，負責采集最原始的模擬信號，所以對它的性能要求很高，在這一部分我們花費了最大的精力來研究。 在論文的最后，我們介紹了相關仿真與一部分實際測試結果，并介紹了電路板的制作情況。然后對整個系統(tǒng)的總體設計做了總結與展望，，對設計中存在的相關問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.
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R318

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 彭松,馬杰,楊翠微,方祖祥;多導聯(lián)腦電遙測與遠程監(jiān)護系統(tǒng)的研制[J];生物醫(yī)學工程學雜志;2001年02期

2 陳明彪;意念診斷治療、意念促動、意念美容美身、復視明、復聽儀構想[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復雜度的癲癇發(fā)作預測[J];生物物理學報;2007年01期

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

5 王建坤;李男男;孫瑤;耿衛(wèi)東;;一種腦電信號模擬預處理電路的設計[J];南開大學學報(自然科學版);2010年02期

6 何為,陳香,楊基海;不同思維作業(yè)電信號的高準確度模式分類[J];上海生物醫(yī)學工程;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用[J];生物醫(yī)學工程學雜志;2006年05期

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

9 肖丹;王平;;能量熵在運動想象腦電信號分類中的應用[J];江西藍天學院學報;2008年03期

10 劉國松,周佳音;一種改進的電子計算機腦電頻譜分析方法[J];基礎醫(yī)學與臨床;1983年05期

相關會議論文 前10條

1 崔建國;王旭;;基于光纖隔離與通訊的生物電信號放大方法研究[A];第二屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2004年

2 王裕清;粱平;郭付清;張登攀;;腦電信號診斷專家系統(tǒng)的研究[A];中國生理學會第21屆全國代表大會暨學術會議論文摘要匯編[C];2002年

3 趙麗;萬柏坤;高揚;;基于腦電信號α波的電動小車控制系統(tǒng)研究[A];《制造業(yè)自動化與網絡化制造》學術交流會論文集[C];2004年

4 王行愚;;基于腦電信號的人機融合控制[A];第二十三屆中國控制會議論文集（上冊）[C];2004年

5 葛家怡;周鵬;王明時;;睡眠腦電信號樣本熵的研究[A];天津市生物醫(yī)學工程學會2007年學術年會論文摘要集[C];2007年

6 賈文艷;趙香花;高小榕;高上凱;楊福生;;2003年腦機接口數(shù)據(jù)競賽論文之五——想像左右手運動的單次腦電信號分類[A];首屆全國功能神經影像學和神經信息學研討會論文匯編[C];2003年

7 周紅標;;基于小波包變換和最小二乘支持向量機的癲癇腦電信號識別[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會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)學工程學會2007年學術年會論文摘要集[C];2007年

9 薛蘊全;王秋英;王宏;;腦電信號的動態(tài)時空響應拓撲圖[A];中國儀器儀表學會第三屆青年學術會議論文集（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眼電偽跡自動去除研究[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會B卷[C];2011年

相關重要報紙文章 前10條

1 張文清　記者 王春;意念控制車速及左右轉彎前行[N];科技日報;2008年

2 李紅;芯片能給人第二次生命嗎[N];科技日報;2004年

3 小峰;數(shù)字化技術：警察的好幫手[N];人民公安報;2010年

4 本報記者 孫剛;未來醫(yī)療：明天我們這樣治病[N];解放日報;2010年

5 本報記者 趙建國;“意念”控制技術讓人們心想事成[N];中國知識產權報;2008年

6 王坤;我國精神疾病治療獲突破[N];中國醫(yī)藥報;2001年

7 張獻懷;“癲癇刀”投入臨床[N];中國中醫(yī)藥報;2001年

8 本報特約撰稿人 陸志城;我思，故我動[N];醫(yī)藥經濟報;2003年

9 劉成前;手術治療精神病獲突破[N];醫(yī)藥經濟報;2002年

10 山西 張樹弼;淺談光電耦合器[N];電子報;2002年

相關博士學位論文 前10條

1 張美云;阿爾茨海默病腦電信號多尺度時空定量特征研究[D];天津醫(yī)科大學;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;2011年

3 石立臣;基于腦電信號的警覺度估計研究[D];上海交通大學;2012年

4 歐陽高翔;癲癇腦電信號的非線性特征識別與分析[D];燕山大學;2010年

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

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

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

8 崔冬;多通道腦電信號建模及同步分析[D];燕山大學;2011年

9 施錦河;運動想象腦電信號處理與P300刺激范式研究[D];浙江大學;2012年

10 游榮義;腦電信號非線性分析方法的研究[D];廈門大學;2003年

相關碩士學位論文 前10條

1 張新;腦電信號分析在認知功能中的研究[D];重慶大學;2010年

2 劉友友;基于多類運動感知腦電的異步腦—機接口的研究[D];山東大學;2010年

3 趙建林;癲癇腦電信號識別算法及其應用[D];山東大學;2010年

4 王娟;慢性痛多通道腦電信號分析[D];燕山大學;2011年

5 李竇哲;腦—機接口系統(tǒng)中腦電信號采集與特征識別[D];山西大學;2010年

6 張倩華;腦電信號的非廣度熵分析[D];汕頭大學;2004年

7 張道信;基于小波和獨立分量分析的腦電信號處理[D];安徽大學;2002年

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

9 李縣輝;腦電信號的小波相關與互信息分析[D];汕頭大學;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;2005年

本文編號：2337363