本發(fā)明涉及腦電采集系統(tǒng)與設(shè)備領(lǐng)域，尤其設(shè)計一種無線便攜式多通道腦電信號采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

19世紀早期，腦電信號研究開始發(fā)展。但由于實驗設(shè)備和研究技術(shù)的落后，無法準確采集到需要的腦電信號，使得腦電研究進展緩慢。20世紀中期，科學家研制出一種用于平均瞬時腦誘發(fā)電位的電-機械處理裝置，開創(chuàng)了腦電信號記錄技術(shù)的新紀元。計算機技術(shù)、神經(jīng)科學、生物學技術(shù)、腦機接口技術(shù)（bci）的不斷發(fā)展，腦電信號的研究越來越成熟。

腦電信號十分微弱，幅值范圍為5~100，頻率范圍一般在0.5hz～40hz。腦電信號的采集受多種外圍噪聲的影響。其中主要的影響信號為：50hz共模信號、極化電壓、生理信號。采集電路要具有高共模抑制比、輸入阻抗大、輸出阻抗小、低噪聲等特性，同時還要對腦電信號進行濾波。

腦電信號應用十分廣闊，主要應用方向有疾病診斷、睡眠質(zhì)量監(jiān)控、機器設(shè)備的控制、情感識別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種無線便攜式多通道腦電信號采集系統(tǒng)。

一種無線便攜式多通道腦電信號采集系統(tǒng)，包括腦電信號檢測件和采集件；其中腦電信號檢測件包含采集頭帶、采集電極和導聯(lián)線；采集件包含濾波網(wǎng)絡(luò)、ad8232模塊、ad7606模塊、微處理器模塊、串口模塊、液晶模塊、sd卡模塊、wifi模塊和電源模塊。所述濾波網(wǎng)絡(luò)包含無源低通濾波和輸入保護電路，無源低通濾波由rc組合而成，具有較好的抗頻率混疊效果。輸入保護電路串聯(lián)在低通濾波電路后，由兩個穩(wěn)壓二極管組成，其單相導電性鉗制電壓幅值在正負700mv，從而保護腦電采集設(shè)備；所述ad8232模塊銜接在濾波網(wǎng)絡(luò)后，濾波網(wǎng)絡(luò)信號輸出端與ad8232模塊信號輸入端相連，對輸入信號做進一步處理。ad8232模塊的內(nèi)部集成了放大電路、右腿驅(qū)動電路、濾波電路，其中高通濾波器采用雙極點，低通濾波器采用無使用約束運算放大器創(chuàng)建，為三極點型；串口模塊作為ad7606模塊和微處理器模塊的中間模塊，是二者之間數(shù)據(jù)交互的通道;液晶模塊外掛于微處理器模塊下，用于顯示數(shù)據(jù)的處理效果；sd卡模塊與微處理器模塊相連，用于存儲數(shù)據(jù)；wifi模塊與微處理器模塊相連，作為另一種數(shù)據(jù)存儲方式，直接將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器；電源模塊為濾波網(wǎng)絡(luò)、ad8232模塊、ad7606模塊、微處理器模塊、液晶模塊、wifi模塊提供電壓。

所述采集頭帶包含2個參考電極、8個采集信號電極，頭帶內(nèi)側(cè)有10個氯化銀小薄片，用于與腦部貼合，檢測腦電信號。頭帶外側(cè)有10個與氯化銀小薄片對位相通的突出卡槽，用于與導聯(lián)線一端的采集電極耦合；所述導聯(lián)線一端為采集電極，另一端為2.5mm標準插頭；所述采集件上有與導聯(lián)線電性連接的2.5mm標準插孔，2.5mm標準插孔和采集件內(nèi)部腦電信號預處理模塊電性連接。所述ad7606模塊為16位同步采樣模數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，支持真正±10v或±5v的雙極性輸入信號。

所述數(shù)據(jù)處理模塊為stm32f429；

所述wifi模塊為esp32，與微處理器模塊使用uart進行數(shù)據(jù)通信。

所述串口模塊的接口為microusb接口。

所述電壓源模塊的基準電壓芯片輸出電壓經(jīng)過電阻分壓后輸出基準電壓；基準電壓芯片為adr4540。

本專利采集端選用發(fā)帶貼合頭部采集點，提高了采集過程中的舒適度，不會對人頭部造成損害。系統(tǒng)設(shè)計中選用集成度極高的ad8232芯片，使整個設(shè)備體積相比傳統(tǒng)的腦電采集設(shè)備大幅度濃縮，即使是多通道采集電路，體積也很微小，且結(jié)構(gòu)簡明，便于攜帶，可做到隨時隨地采集數(shù)據(jù)。整個采集設(shè)備只需將采集電極正確嵌套在采集發(fā)帶上，就可完成采集工作，操作簡單，適用人群廣泛。本系統(tǒng)adc轉(zhuǎn)換模塊精度高，能準確識別出微伏機腦電信號。本系統(tǒng)含有液晶模塊，系統(tǒng)輸出結(jié)果可直接在液晶屏上顯示，具有實時性，有利于監(jiān)督腦電信號的波動，以供專業(yè)人員分析。本設(shè)備pcb制板時采用多層板，抗干擾能力強，不會因場地、環(huán)境等外部因素而受到影響，具有很高的通用性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的外觀結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本發(fā)明的采集頭帶示意圖。

圖4是本發(fā)明的ad8232模塊。

圖5是本發(fā)明的ad7606模塊。

圖6是本發(fā)明的基準電壓源模塊。

圖7是本發(fā)明的液晶模塊。

圖8是本發(fā)明的串口模塊。

圖9是本發(fā)明的wifi模塊。

圖10是本發(fā)明的sd卡模塊。

具體實施方式

結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。為充分展現(xiàn)本發(fā)明的目的、設(shè)計方案和技術(shù)優(yōu)點，現(xiàn)對本發(fā)明實施方式作詳細闡述。

如圖1-圖10所示，一種基于stm32f429的無線便攜式多通道腦電信號采集系統(tǒng)，該腦電信號采集設(shè)備包括腦電信號檢測件和采集件；其中腦電信號檢測件包含采集發(fā)帶、采集電極5和導聯(lián)線；采集件包含濾波網(wǎng)絡(luò)、ad8232模塊、ad7606模塊、微處理器模塊、串口模塊3、液晶模塊4、sd卡模塊2、wifi模塊。

一種基于stm32f429的無線便攜式多通道腦電信號采集系統(tǒng)，包括腦電信號檢測件和采集件；其中腦電信號檢測件包含采集頭帶、采集電極和導聯(lián)線；采集件包含濾波網(wǎng)絡(luò)、ad8232模塊、ad7606模塊、微處理器模塊、串口模塊、液晶模塊、sd卡模塊、wifi模塊；所述濾波網(wǎng)絡(luò)包含無源低通濾波和輸入保護電路，無源低通濾波由rc組合而成，具有較好的抗頻率混疊效果。輸入保護電路串聯(lián)在低通濾波電路后，由兩個穩(wěn)壓二極管組成，其單相導電性鉗制電壓幅值在正負700mv，從而保護腦電采集設(shè)備；所述ad8232模塊銜接在濾波網(wǎng)絡(luò)后，濾波網(wǎng)絡(luò)信號輸出端與ad8232模塊信號輸入端相連，對輸入信號做進一步處理。ad8232模塊的內(nèi)部集成了放大電路、右腿驅(qū)動電路、濾波電路，其中高通濾波器采用雙極點，低通濾波器采用無使用約束運算放大器創(chuàng)建，為三極點型；串口模塊作為ad7606模塊和微處理器模塊的中間模塊，是二者之間數(shù)據(jù)交互的通道;液晶模塊外掛于微處理器模塊下，用于顯示數(shù)據(jù)的處理效果；sd卡模塊與微處理器模塊相連，用于存儲數(shù)據(jù)；wifi模塊與微處理器模塊相連，作為另一種數(shù)據(jù)存儲方式，直接將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器；電源模塊為濾波網(wǎng)絡(luò)、ad8232模塊、ad7606模塊、微處理器模塊、液晶模塊、wifi模塊提供電壓。。

所述采集頭帶包含2個參考電極、8個采集信號電極，頭帶內(nèi)側(cè)有10個氯化銀小薄片，用于與腦部貼合，檢測腦電信號。頭帶外側(cè)有10個與氯化銀小薄片對位相通的突出卡槽，用于與導聯(lián)線一端的采集電極耦合；所述導聯(lián)線一端為采集電極，另一端為2.5mm標準插頭；所述采集件上有與導聯(lián)線電性連接的2.5mm標準插孔，2.5mm標準插孔和采集件內(nèi)部腦電信號預處理模塊電性連接。整個采集裝備簡便、舒適、易操作。

所述數(shù)據(jù)處理模塊為stm32f429；

所述wifi模塊為esp32，與微處理器模塊使用uart進行數(shù)據(jù)通信。

所述esp32模塊與微處理器模塊使用uart進行數(shù)據(jù)通信；所述串口模塊與微處理器模塊使用uart進行數(shù)據(jù)通信。

所述串口模塊的接口為microusb接口。

所述電壓源模塊的基準電壓芯片輸出電壓經(jīng)過電阻分壓輸出基準電壓；基準電壓芯片為adr4540。

綜上所述，這種基于stm32f429的無線便攜式多通道腦電信號采集系統(tǒng)，具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點，可以實現(xiàn)信號的多通道采集以及數(shù)據(jù)無線傳輸，為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)腦電采集設(shè)備奠定了良好的基礎(chǔ)。

下面對實施的方案進行詳細描述，詳見下文：

在方案具體實施時，電源模塊1負責給整個腦電信號采集設(shè)備供電。將采集發(fā)帶戴按腦電采集國際標準穿戴在測試者頭部。采集電極一端嵌套在發(fā)帶的突出卡槽處，一端與采集板的信號輸入接口相連。信號進入濾波網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濾波網(wǎng)絡(luò)作用后，部分雜波被初步去除。濾波網(wǎng)絡(luò)輸出信號接入ad8232模塊，ad8232模塊對輸入信號做濾波、放大處理，得到模擬信號。ad7606模塊進行模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，將從ad8232模塊得到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過串口模塊將處理得到的腦電信號傳送至微處理器模塊。微處理器模塊對數(shù)字信號做軟件濾波處理，處理后得到的數(shù)據(jù)可在液晶模塊顯示，并可以通過wifi模塊，將處理后數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器，或者通過sd卡模塊，將處理后數(shù)據(jù)保存在sd卡中。