基于cc2431的便携式动物脑电采集系统设计

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1、基于CC2431的便携式动物脑电采集系统设计-机电论文基于CC2431的便携式动物脑电采集系统设计巫　洋　张　典　赵　彤（青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东青岛266042）【摘　要】本文给出了基于无线单片机CC2431的脑电信号采集系统。该系统主要包括：（1）无线采集器和接收器（CC2431实现）；（2）滤波器组，主要包括：前置放大器，带通滤波器和50Hz陷波器；（3）电源管理；（4）脑电信号显示界面（Delphi实现）。记录电极采集的脑电信号经过放大、滤波后调制发射，接收器接收到无线信号后解调并打印输出脑电信号。将该系统

2、应用于大鼠脑电采集实验，实验结果表明该系统具有精度高、体积小、功耗低等特点，适用于类似大鼠的小动物脑电信号采集。关键词Zigbee；脑电信号；滤波器组；脑机接口APortableElectroencephalogramAcquisitionSystemforAnimalsBasedonCC2431WUYang　ZＨＡＮＧDian　ZＨＡＯTong（SchoolofAutomationElectronicEngineering,QingdaoUniversityofScienceTechnology,QingdaoShandong

3、266042,China）【Abstract】Aportablewirelesselectroencephalogram(EEG)recordingsystemispresentedbasedonwirelessmicrocontrollerCC2431.Thesystembasicallyconsistsof(1)wirelesstransmitterandreceiver(designedbyCC2431)，(2)filterbankthatconsistsofpre-amp,bandpassfilterand50Hztra

4、pper，(3)powermanagement，(4)displayinterfaceforbiologicalsignals(realizedbyDelphi).EEGsignalscollectedbyrecordingelectrodeismodulatedandemittedafterbeingamplifiedandfiltered.Andthenthereceiverdemodulateswirelesssinglesanddisplaysthevoltagevaluesthroughcomputerserialpo

5、rt.InexperimentsthesystemiscarriedbyratforEEGacquisition.ExperimentresultsshowthatthesystemissuitableforsmallanimalsEEGacquisitionasratswithgoodfeaturesofhighprecision,smallsizeandlowpowerconsumption.【Keywords】Zigbee;EEG;Filterbank;BCI※基金项目：山东省自然科学基金（ZR2014PF004）。作者简

6、介：巫洋(1985—)，男，硕士研究生，从事运动控制、嵌入式系统研究。０　引言脑机接口技术(BCI)是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的连接通路。早在1975年Ranck等人通过电刺激来寻找哺乳动物的中枢神经系统兴奋部分[1]。Tehovnik于1996年通过电刺激神经组织引起行为反应[2]。AndreA.Fenton等人也在1996年用模式识别技术验证单个神经元的行为和活动的相关性[3]。IyadObeid等人于2004年研制出无线多通道单元神经记录系统[4-5],并将该系统佩戴于清醒的猕猴头上，记录单个神经

7、元活动。目前生物脑电遥测系统主要采用有线方式，测量精度相对较高，但会限制动物的运动范围，测量过程中可能会发生导线缠绕或者被动物撕咬等情况。本文给出了新型无线动物脑电遥测系统，并将该系统应用于大鼠实验，实验结果表明：该系统具有测量精度高、带宽宽、体积小、工作时间长等特点。１　系统原理整个系统包括：前置放大器、带通滤波器、50Hz陷波器、无线发射单元、无线接收单元、电源管理、显示存储部分。采集电极将脑电信号采集出来输入前置放大器，前置放大器输出信号通过一个带通滤波器后提取出脑电信号，经过上述电路的脑电信号进入CC2431进行模数变换

8、并发送。接收端同样采用CC2431，接收端接收到发射端的信号后解调输出到显示部分并记录。信号采集和无线发射部分由一块可充放电的锂电池供电，并背负在实验动物身上。接收部分供电来自电脑USB电源，通过LDO芯片将5V转为3.3V为CC2431供电。系统原理如图1所示