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中国科技论文在线 基于DSP 构架的USB 脑电信号采集系统 权强强，贾存良，宋永宝 中国矿业大学 信电学院，江苏 徐州 （221008 ） E-mail:quanqq2008@163.com 摘 要：设计了基于DSP 构架的USB 脑电信号采集系统，并给出了系统具体的硬件构造， 由于系统采用了高速的DSP 作为 CPU ，内部资源和外设都很丰富，因此可以很好的满足系 统的实际需要，并利用 USB 接口对计算机来进行数据传输，设计了可替代生物学实验中的 示波器、记录仪、放大器等传统仪器的脑电信号采集处理系统，能够满足脑电医学临床诊断、 教学和科研的需要。系统可以和便携式笔记本连接采集脑电信号，从而构成便携式脑电信号 监测分析仪，具有很好的实用价值。 DSP USB 关键词：脑电信号采集；滤波器； ； ； 中图分类号：TP334.2 文献标识号：B 1 引言 脑电信号的采集处理是生物医学工程学中的重要分支，它为脑电研究和临床诊断、分析 ( ) ( ) 提供必需的数据。目前脑电信息提取可以在一些疾病癫痫 诊断或者脑电功能如认知研究中 得到应用，脑电图在癫痫的诊断、分类、癫痫灶的定位和治疗中具有不可替代的作用，它不 仅是癫痫诊断、癫痫发作的分类、癫痫灶定位的有力依据，而且可以指导癫痫患者的用药， 还是抗癫痫药物疗效的客观评判标准。因此为满足脑电医学临床诊断、教学和科研的需要， 进行脑电信号采集处理系统的研究和设计是十分必要的。 随着计算机技术的发展，人们可以提取出比直接依靠视觉观察 EEG 波形更精确的特征 参数来分析脑电信号，依靠视觉诊断 EEG 的传统方法渐渐让位于更精确的计算机“模式识 别”方法。本课题根据脑电信号的特点，利用高速 DSP 作为数据采集分析器，并利用 USB 接口对计算机来进行数据传输，设计了可替代生物学实验中的示波器、记录仪、放大器等传 统仪器的脑电信号采集处理系统。该系统是将传统仪器的优点与DSP、计算机的强大处理功 能相结合设计而成的。 课题的主要工作有两个方面：一是脑电信号的采集和显示；二是脑电信号的处理。脑电 信号的处理过程如下： 放大及硬 DSP 信号 USB 接 分析诊断 脑电极 件滤波单 采集和预 口电路 PC 机 病因 元 处理 图1 脑电信号处理流程图 2 系统硬件设计 2.1 系统的总体结构 1 图 所示的前五部分是该采集系统的主要硬件架构。该架构依托模拟的信号转换电路和 DSP USB PC 数字的高速 系统来完成数据的采集和预处理任务，通过 接口向 机传输波形数 据，为后续脑电波形数据进一步处理做好准备。 2.2 模拟转换预处理电路设计 - 1 - 中国科技论文在线 脑电信号属于低频的微弱信号，在进行有效的处理、记录或显示之前，首先必须把脑电 信号放大到系统要求的强度。此外脑电信号中有很强的背景噪声和干扰，因此在放大脑电信 号的同时，应该对噪声和干扰信号进行很好的抑制，否则从放大器出来的信号就是一片噪声，