脑功能研究数据采集系统的研制与应用

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1、}：海大学硕．Ij学位论文摘要脑电信号包含了大量的生理病理信息，是一种典型的牛物信号，脑电图也是目前对大脑研究的主要途径。但是由于脑电信号的微弱以及头皮采样点的稀少，一直以来，脑电信号都存在时间分辨率高而空间分辨率不足的问题，随着电子工业的不断发展，脑电采集系统也向着多通道高精度方向发展。为了实现多通道的脑电信号采集，并保证系统导联数的可扩展性，本设计使用每路信号独立ADC采样的结构。通过对脑电信号及其噪声特点的分析，系统使用24位的高精度的ADSl251型ADC芯片，在保证分辨率的前提下，尽可能的将

2、ADC前移靠近输入端，利用计算机数字滤波技术代替模拟滤波等电路。硬件电路中没有了的滤波电路以及多级的脑电放大电路，使得电路结构大为简化，保证电路稳定性；DC耦合的方式在保证系统频率响应的同时有效的减少了电路的响应时间。针对多通道脑电数据采集量庞大的特点，系统选用ARM微处理作为控制平台，合理利用串行数据的输出特点对其进行并行传输及分组式的存储，同时使用USB通信方式，有效减小传输压力。论文中详细阐述了设计方案的可行性，针对关键的电路作了详尽的分析以及实现方法，包括了前置放大电路、AD转换电路、阻抗检测

3、电路、系统控制电路等硬件电路，软件部分主要针对ARM环境下的系统编程，介绍了系统的各种控制代码以及USB传输固件的编程。这种多通道的脑电信号采集系统结构简单，稳定性好，具有很强的扩展性，为多通道高精度脑电信号的采集研究以及进一步的数据分析提供了一个很好的实验平台。关键词：脑电采集，多通道，ARM，高精度，嵌入式V上海大学硕‘上学位论文ABSTRACTTheEEGsignalcontainsalargenumberofphysiologicalandpathologicalinformation；iti

4、satypicalbio—signal．ThemainwaytostudybrainistoexaminetheEEG．However,duetotheweaksignalandlimitedsamplingpoints，EEGhasthehightemporalresolutionandlackofspatialresolution．withthecontinuousdevelopmentoftheelectronicsindustry，EEGsystemalsotowardsmulti—chann

5、elandHigh-precisiondirection．Inordertoachievemulti-channelEEGacquisition，thesystemusesthedesignofeachADCperchannel．ThroughthecharacteristicsofEEGandnoiseanalysissystemuses24-bittypeofhigh—precisionADCchipADS1251．Inensuringtheaccuracyofthepremise，Reasona

6、bleuseoftheADCcharacteristics，usingthedifferentialamplifiercircuithasaexcellentperformanceofcommonmodeinterferencesuppression．TheADC’ShighdynamicrangeallowspolarizationvoltageinterferewithcommonEEGwithoutanyprocessing，withoutanycomplicatedfiltercircuito

7、rmulti·stageEEGamplifierinhardwarecircuit，thecircuitstructureisGreatlysimplified．Thisensuresthestabilityofthecircuit，andalsoreducestheresponsetimeofthecircuit．Forthecharacteristicsofalargeamountofdata,thesystemchosentheARMmicroprocessorasaplatform，andra

8、tionalusethecharacteristicsoftheserialdataoutputtoparalleltransmission，andusetheUSBtransfermodeofcommunication，effectivelyreducingthetransmissionpressure．Paperdescribedindetailthefeasibilityofdesign，foradetailedcriticalanalysisof