用于脑机接口的脑电信号数据采集系统设计

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1、分类号：密级：UDC：学号：406107312035南昌大学硕士研究生学位论文用于脑机接口的脑电信号数据采集系统设计DesignforEEGDataAcquisitionSystemUsedinBrain-ComputerInterface付蓉培养单位（院、系）：信息工程学院电子信息工程系指导教师姓名、职称：方安安高级实验师申请学位的学科门类：工学学科专业名称：通信与信息系统论文答辩日期：2015年5月24日答辩委员会主席：评阅人：2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师

2、指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）：签字日期：/wf年/月>日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌

3、大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：导师签名（手写）：签字日期：X年6月。日签字日期：Zsmjt年冬月h日论文题目姓名吟ii学号论文级别博士口硕士a院/系/所441_低态綸7专业

4、联系电话E_mail通信地址(邮编备注：摘要摘要脑电信号是大脑皮层或者头皮表面记录到的大脑皮层神经元群突触后电位总和。它包含大量的生理信息和病理信息，是一种非常典型的生物电信号。为了探索人体大脑奥秘，在大脑和外部环境之间建立起一种直接的通讯交流渠道成为非常必要的手段，这就是如今广为研究的“脑-机接口”(Brain-ComputerInterface,BCI)。通过对脑机接口的脑电认知研究，我们可以了解神经细胞电活动与人们心理活动、生理活动之间的联系，这在临床医学领域具有重大意义。研究脑机接口的首要前提是

5、获取正确的脑电信号。脑电信号的特点是信号低频微弱，背景噪声强，属于非平稳性随机生理信号。鉴于脑电信号的特点，为提取并获得有效的脑电信号，采用稳态视觉诱发电位(steadystateVEP,SSVEP)诱发脑电信号，将诱发响应的脑电信号提取放大、采样、数字滤波，并通过信号功率谱分析识别方法识别有效脑电信号并将之保存。目前，国外虽然有用于脑机接口的脑电采集系统，但是价格非常昂贵；而国内的脑电采集系统主要应用于临床研究中，体积过于庞大，价格同样非常昂贵，无法很好的用于脑机接口研究之中。针对上述问题，本文在深入

6、研究脑电信号特点的基础上，提出了用于脑机接口的脑电采集系统设计，目的是设计了一款体积小、价格低廉、增益可调的可用于脑机接口研究的脑电数据采集系统。本文主要研究内容如下：(1)针对脑电信号的特征分类、产生、导联以及电极安放做了详细的研究和分析，阐述了脑电信号数据采集系统的研究背景和研究意义。(2)针对脑电采集系统的模拟放大电路部分做了详细的研究，并针对脑电信号微弱、容易受干扰等特点，利用AD8222仪表放大器设计一种低噪声、高共模抑制比的高性能放大电路，实现脑电信号的放大。(3)针对脑电信号采集系统的数字

7、控制部分做了详细的研究，并设计了相关的数字控制电路。选用型号为TMS320C6747的DSP处理器作为采集系统的控制器，采用AD1178模数转换器设计相应AD(Analog-to-Digital)采样电路以对提取放大的脑电信号模数转换。同时设计了UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)串口通信电路以保证数字脑电信号能够在下位机和上位机之间成功通信。(4)针对脑电信号采集系统的数字采样和脑电信号后续的数字处理与分析I摘要做了详细的研究，并设计了相关的软

8、件。包括50Hz数字工频陷波器以及200Hz数字低通滤波器以对采集到的脑电信号数字滤波。并将滤波后的数字脑电信号通过功率谱分析法识别。获取我们需要的有效脑电信号。利用DSP(DigitalSignalProcessor)的外围串口通信接口实现与计算机通信。(5)详细研究了上位机的设计，对下位机与上位机之间通信控制做了相关的软件设计。将采集到的信号、经数字处理过的脑电信号以及识别到的脑电信号送至上位机显示、保存。并通过上位机控制脑电信号采集系