基于无线USB技术的生理信号数据采集与处理系统

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1、上海大学硕士学位论文摘要通用串行总线(USB)主要用于外部设备与主机之间的通信，尤其是外设与主机之间的高速数据传输，目前在工业控制领域中，数据的传输大都采用此种方式。随着无线传感器等科学技术的发展，无线USB技术也不断发展并日益成熟。本文即基于无线USB技术，成功实现了心电信号和脑电信号的无线采集与处理。文中主要阐述了基于无线USB技术的生理信号数据采集与处理系统的工作原理、硬件构成和软件设计，重点突出了射频模块的设计和数据的无线传输过程。本系统所采用的的无线USB技术是通过无线模块与USB相结合的方式实现的，既继承了USB即插即用及占用

2、系统资源少的优势，同时摆脱了有线连接的束缚。同传统的生理信号传输平台相比，本系统更适合实际应用的需求。此平台的构建将使无线USB技术在信号的采集及处理中得到广泛的应用。本系统硬件由信号调理模块和无线收发模块组成。其中，信号调理模块实现信号的三级放大和滤波，无线发送模块对经过放大的信号进行模／数转换，并实时发射；而无线接收模块则接收发送的生理信号，并实时上传给PC机，采集的信号在PC上显示并进行处理。系统软件介绍了固件程序、设备驱动程序、无线收发程序和客户应用程序。固件是指存储在系统硬件中的代码，用于控制硬件系统运行，主要负责USB设备的连

3、接、USB协议和中断处理等，实现主机与外设之间的通信和数据传输。驱动是PC机用来识别、访问和使用此无线收发模块的。无线收发程序通过配置nRF2401、相关寄存器和本机地址，实现数据的无线收发。应用程序主要完成收发地址的配置、数据的发送和接收、信号的处理等功能。通过验证，本系统具有结构简单、成本低、功耗小等特点。由于时间紧、工作量大，本系统还有待扩充和完善，如增加脑电地形图分析方法，加入数据管理和检索功能等。关键词：生理信号，无线USB，数据采集，nRF2401V上海大学硕士学位论文ABSTRACTUniversalSerialBus(US

4、B)isusedmostlyforcommunicationsbetweenexternaldevicesandthehost，particularlyhigh-speeddatatransmissionbetweenthem．Inthefieldofindustrialcontrol，datatransmissionusuallyusesthisway．Withthedevelopmentofscienceandtechnology,suchasthewirelesssensors，thewirelessUSBtechnologycon

5、tinuestogrowandmature．ThissystemachievesthephysiologicalsignalacquisitionandwirelesstransmissionbasedonwirelessUSBtechnology．ThearticledescribestheworkingprincipleofthephysiologicalsignaldataacquisitionandprocessingsystembasedonwirelessUSB、hardwareandsoftwaredesign，focuse

6、sontheRFmoduleandtheprocessofwirelessdatatransceiver．ThewirelessUSBtechnologyusedbythissystemisachievedbythewayofcombinationofwirelessmoduleandUSB．ItnotonlyinheritsadvantagesofUSBplug&playandoccupyinglesssystemresource．butalsoshakesofftheshacklesofawiredconnection．Compare

7、dtotraditionalphysiologicalsignaltransmission，thissystemismoresuitablefortheneedofpracticalapplications．ThisplatformwillenablethewirelessUSBtechnologytobewidelyusedinthesignalacquisitionandprocessing·Thehardwareofthissystemiscomposedbysignalconditioningmoduleandwirelesstr

8、ansceivermodules．Signalconditioningmoduleachievessignalfilteringandamplification，thewirelesssend