基于STM32的三导联微弱脑电信号提取方法研究与实现-仪器科学与技术专业论文.docxVIP

Classified Index: TH772 U.D.C: 621.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON WEAK EEG EXTRACTION METHOD USING 3-LEAD ELECTRODE BASED ON STM32 Candidate： Lefan Wang Supervisor： Prof. Jinwei Sun Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Instrument Science and Technology Affiliation： Dept. of Automatic Test and Control Date of Defence： June, 27th, 2014 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 摘 要 随着社会的发展，人类对脑科学研究日益重视，世界各国纷纷将 21 世纪称为 “脑的世纪”，渴望能够尽快揭开脑的奥秘。近年来，虽然我国在该领域已取得部 分成就，出现了几款脑电采集设备，但其性能指标和技术水平还远不如国外产品， 并且核心部件主要依靠海外进口，导致设备价格昂贵，限制国内脑电研究，因此 开发具有自主产权的脑电采集设备具有重大实际意义和应用价值。 脑电信号是一种微弱的低频信号，通常幅度处于 ?V 级，频率不超过 150Hz， 且极易受到人体自身和外界信号的干扰，综合考虑多种因素，本文基于 STM32 设 计了脑电采集系统。该系统在生物电极与皮肤接触良好的条件下，采用双极导联 方式将脑电信号感应至预处理电路，对信号进行多级放大、滤波和调理，利用 12 位 A/D 将信号转换为数字量。在 STM32 的控制下，数字化的脑电信号不仅能够实 时显示在液晶屏上，而且可以通过 Bluetooth 模块传送至 PC 机。为了获取较纯净 的脑电信号，在 MATLAB 软件平台上分别对脑电中存在的基线漂移、工频干扰和 生理伪迹进行了相应的处理。本文的下位机控制程序在 ?C/OS-II 和 ?C/GUI 相结合 的嵌入式操作平台上编写，后来被移植到 STM32 微处理器中；而上位机软件采用 易语言编写，具有采集信号、保存数据、显示波形和调整参数等功能，界面友好， 实时性强，准确度高。 最后，本文针对信号采集、数据无线传输和数据软件处理分别设计了相关对 比试验，检验系统性能。结果显示：与国外的脑电采集设备相比，本文设计的系 统能够准确采集脑电信号，两者仅存在相位差异；在有障碍物存在的环境中， Bluetooth 模块的可靠传输距离为 5m；脑电信号中的三种干扰均得到了有效控制， 实际处理结果与理论分析相一致。由此可见，本系统达到了有效采集脑电信号的 预期目标，同时也为脑电信号的后续研究工作奠定了基础。 关键词：脑电信号；STM32；嵌入式系统；Bluetooth I - Abstract With the advancement of society, humans are paying increasing attention to the brain research, and many nations in this world regard the 21st century as the age of brain, which show that man want to uncover brain’s mysreries eagerly. Recently, China has produced several kind of EEG acquisition equipments that represent the Chinese achievements in this field. However, their performance is greatly inferior to the foreign ones, and the core components mainly rely on imports, which makes them more expensive and restricts the domestic study on EEG. Therefore, it is of great practical significance and application value to develop EEG acquisition devices with independent intellectual pr