[发明专利]一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统

说明书

技术领域

本发明是应用于脑电医学临床诊断、教学和科研领域中，具体地涉及一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统。

背景技术

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。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统，本发明能够和便携式笔记本连接采集脑电信号，构成便携式脑电信号监测分析仪，具有很好的实用价值。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统，其中包括脑电极模块、放大及硬件滤波单元模块、DSP信号采集和预处理模块、USB接口电路模块、PC机和分析诊断病因模块六大模块；其结构要点是：脑电极模块接收脑电信号通过设置的放大及硬件滤波单元模块进行滤波放大，再传送给DSP信号采集和预处理模块；DSP信号采集和预处理模块与USB接口电路模块相连，USB接口电路模块再与PC机相连，最后得出病因。

本发明设置脑电信号模拟转换预处理电路，其中包括前置放大电路、高通滤波电路、光电隔离电路、50HZ陷波电路、低通滤波电路、主放大及电平抬升、A/D转换电路。

作为本发明的一种优选方案，所述脑电信号的采集是通过专用的生物传感器。

作为本发明的另一种优选方案，所述前置放大电路采用差动电路结构，前置放大电路具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移性能。

进一步地，所述前置放大电路采用芯片AD620，输入端采用超β处理技术，具有低输入偏置电流、低噪音、高精度、较高建立时间、低功耗特性；共模抑制比可达130dB，非常适合作为医疗仪器前置放大器使用；经过分析计算，该电路具有良好的增益和共模抑制能力。

作为本发明的又一种优选方案，所述DSP信号采集和预处理模块采用的DSP是TMS320F2812，TMS320F2812是美国TI公司推出的C2000平台上的定点32位DSP芯片，主频150MHZ、处理性能可达150MIPS；芯片本身带有2×8通道的12位高分辨率AD转换器，80ns的转换时间。

本发明的有益效果是。

本发明采用高速DSP作为CPU，内部资源和外设都很丰富，可以很好的满足脑电信号采集系统的实际需要，并利用USB接口对计算机来进行数据传输，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。

本发明脑电信号采集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。

附图说明

图1是本发明一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统的脑电信号处理流程图。

图2是本发明一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统的脑电信号模拟转换预处理电路原理框图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统的脑电信号处理流程图。图中包括脑电极模块、放大及硬件滤波单元模块、DSP信号采集和预处理模块、USB接口电路模块、PC机和分析诊断病因模块六大模块；脑电极模块接收脑电信号通过设置的放大及硬件滤波单元模块进行滤波放大，再传送给DSP信号采集和预处理模块；DSP信号采集和预处理模块与USB接口电路模块相连，USB接口电路模块再与PC机相连，最后得出病因。

如图2实施例所示，为本发明一种基于DSP构架的USB脑电信号采集系统的脑电信号模拟转换预处理电路原理框图。本发明设置脑电信号模拟转换预处理电路，其中包括前置放大电路、高通滤波电路、光电隔离电路、50HZ陷波电路、低通滤波电路、主放大及电平抬升、A/D转换电路。所述前置放大电路采用差动电路结构，前置放大电路具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移性能。所述前置放大电路采用芯片AD620，输入端采用超β处理技术，具有低输入偏置电流、低噪音、高精度、较高建立时间、低功耗特性；共模抑制比可达130dB，非常适合作为医疗仪器前置放大器使用；经过分析计算，该电路具有良好的增益和共模抑制能力。