一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统技术方案

本发明专利技术涉及医疗设备的技术领域，特别是涉及一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统，其具有简单易用、精度高的特点，能够为进一步的脑电研究提供保障；包括：模拟前端，所述模拟前端采用ADS1299集成芯片，用于接收经过低通滤波预处理之后的脑电信号，并对脑电信号进行滤波、放大和模数转换，同时将处理后的脑电信号发送；微控制器，所述微控制器采用STM32F103，用于接收模拟前端处理后的脑电信号，并对读取到的脑电信号进行数据处理，同时将处理后的数据发送；无线模块，所述无线模块采用NodeMCU，用于接收微控制器发送的处理后的数据，并通过Wi‑Fi通信将数据传输到上位机；上位机，所述上位机用于接收无线模块发送的数据，并对数据进行分析、处理和显示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统
本专利技术涉及医疗设备的
，特别是涉及一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统。
技术介绍
脑电信号通常为微弱的类正弦波，幅度介于0.5-200uV之间，因此脑电信号的采集需要高倍数的放大。当大脑受到外界刺激、进行思考或者身体状态发生变化时，脑电波的频率和幅度都会发生变化。当受到外界刺激时，人脑会在1s之内迅速做出反应，并产生出复杂的脑电波信号。因此，脑电采集设备必须具有足够的精度和及时的响应能力；多年来，脑电信号的采集都采用有线的方式来传输数据，虽然其具有稳定性高的特点，但随着脑电采集技术的不断进步，有线传输方式已经不能满足研究者的要求。有线数据传输的方式限制了被试的活动范围，甚至出现导线之间相互缠绕等问题；并且市面上的脑电采集系统设备大多体积庞大，对工作环境的要求较高，并且价格昂贵，一定程度上成为了脑电研究的障碍。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有简单易用、精度高的特点，能够为进一步的脑电研究提供保障的基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统。本专利技术的一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统，包括：模拟前端，所述模拟前端采用ADS1299集成芯片，用于接收经过低通滤波预处理之后的脑电信号，并对脑电信号进行滤波、放大和模数转换，同时将处理后的脑电信号发送；微控制器，所述微控制器采用STM32F103，用于接收模拟前端处理后的脑电信号，并对读取到的脑电信号进行数据处理，同时将处理后的数据发送；无线模块，所述无线模块采用NodeMCU，用于接收微控制器发送的处理后的数据，并通过Wi-Fi通信将数据传输到上位机；上位机，所述上位机用于接收无线模块发送的数据，并对数据进行分析、处理和显示。本专利技术的一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统，所述模拟前端、微控制器和无线模块之间通过SPI通信协议进行数据传输。本专利技术的一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统，所述脑电采集系统采样频率为500Hz。与现有技术相比本专利技术的有益效果为：以往带线的脑电采集系统阻碍了患者的自由活动，而且带线的脑电系统的信号采集也可能会因为患者的活动产生接触不良等影响，本系统将有线传输转变成了无线传输，方便了患者的活动，其次，以往的脑电采集系统体积过于庞大，不易于携带，本系统体积小、重量轻，易于患者携带；从医生的角度来说，能够与患者的脑电数据有更强的交互感，可以通过连接公网来查看脑电数据；对于患者来说，脑电信号能够可视化在公网的界面上，能够帮助患者更加了解自己的身体情况。附图说明图1是本专利技术的通信流程图；图2是无线模块NodeMCU的引脚图；图3是微控制器STM32的引脚图；图4是模拟前端ADS1299的引脚图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统的整体框架如下：首先，使用标准脑电图帽采集8通道的模拟信号，利用24位高精度模拟前端ADS1299得到高分辨率的。随后将数字信号通过SPI接口传至以STM32F103ZET6为核心的主控模块。主控模块通过SPI总线可以对ADS1299进行相关控制，同时将数字信号通过SPI接口传输给NodeMCU,NodeMCU通过Wi-Fi模块传输到上位机，上位机能够对脑电信号进行实时显示和存储，为进一步的分析与研究提供便利。本脑电采集系统的采样率为500Hz，电极放置位置参考国际10-20系统标准。采集自发脑电，所连通的8通道电极位置依次为：P3,P4,Pz,O1,Oz,O2,T7；本系统分为模拟前端、微控制器、无线模块三个部分；本系统的核心是TI公司用于测量生物电势的模拟前端ADS1299，集成化的模拟前端具有脑电应用所需的所有常用特性，本系统采用一个ADS1299器件，采集8通道的脑电信号；选用STM32F103作为主控制器，该控制器提供串行外设接口(SerialPeripheralInterface，SPI)，因此可以很方便地读取ADS1299并控制Wi-Fi模块；本系统中，主控制器STM32F103ZET6通过SPI与ADS1299等从设备进行通信。主控制器工作在SPI的主模式下，主要负责采集前端初始化，包括激活通道、每个通道的增益和偏移设置等；要无线传输8通道的脑电数据，就需要蓝牙模块具有较高的传输速率，因此NodeMCU具备满足8通道数据传输的要求。各个模块详细介绍：1、ADS1299模块：1)、ADS1299简介：TI公司的ADS1299是8路低噪音同时取样的24位delta-sigmaADC,并内置了可编程增益放大器(PGA)，基准电压和振荡器，集成了脑电图(EEG)所需的通用特性。器件具有非常低的输入参考噪音1.0uVPP(70HzBW)。每路的功耗5mW，输入偏置电流300pA，数据速率250sps——16ksps，C1.0uVPP(70HzBW)，CMMR为-110dB，可编程增益为1，2，4，6，8，12或24，单极或双极电源工作。主要用在医疗仪器如EEG和ECG、听觉诱发电位(EAP)脑电双频谱指数(BIS)、睡眠研究监测等高精度多路信号采集。ADS1299的内部寄存器能够使其实现主要功能，比如改变信号的输入模式、放大倍数、采样速率等。采集数据之前要对ADS1299进行初始化。首先拉高PWDN引脚，芯片内部上电；拉低RESET引脚，芯片复位，拉低CS引脚，片选SPI接口。然后发送SDATAC命令以及WREG命令，配置CONFIG1、CONFIG2、CONFIG3寄存器和各个通道的寄存器，设置额外功能。最后进行数据采样，ADS1299等待读取，初始化流程结束。ADS1299通过SPI接口与主控模块进行通信，实现数据的同步收发。ADS1299的SPI通信采用四线制，包括时钟信号SCLK、数据输入线DIN、数据输出线DOUT和片选线CS。ADS1299只能工作在SPI通信的从模式下。2)、本专利技术中ADS1299与STM32的通信介绍：STM32F103ZET6工作在SPI的主模式下，主要负责配置ADS1299各个输入端的通断，设置ADS1299的寄存器、可编程放大器(PGA)的放大倍数以及采样频率的值等。本系统中PGA的放大倍数为24，采样频率为500Hz。单片机在检测到DRDY下降沿信号后，开始读取ADS1299转换出的高分辨率数字信号。数据的上传传输速率为：throughput＝x×3(B/ch)×8(bit/B)×(1/T)；式中throughput为每秒传输的数据位数(bit/s)；T为一个采样周期；x为导联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统，其特征在于，包括：/n模拟前端，所述模拟前端采用ADS1299集成芯片，用于接收经过低通滤波预处理之后的脑电信号，并对脑电信号进行滤波、放大和模数转换，同时将处理后的脑电信号发送；/n微控制器，所述微控制器采用STM32F103，用于接收模拟前端处理后的脑电信号，并对读取到的脑电信号进行数据处理，同时将处理后的数据发送；/n无线模块，所述无线模块采用NodeMCU，用于接收微控制器发送的处理后的数据，并通过Wi-Fi通信将数据传输到上位机；/n上位机，所述上位机用于接收无线模块发送的数据，并对数据进行分析、处理和显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ADS1299和STM32和ESP8266的脑电采集系统，其特征在于，包括：
模拟前端，所述模拟前端采用ADS1299集成芯片，用于接收经过低通滤波预处理之后的脑电信号，并对脑电信号进行滤波、放大和模数转换，同时将处理后的脑电信号发送；
微控制器，所述微控制器采用STM32F103，用于接收模拟前端处理后的脑电信号，并对读取到的脑电信号进行数据处理，同时将处理后的数据发送；
无线模块，所述无线模块采用NodeMCU，用于接收微控制器发送的处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，王美怡，孙逍遥，李茜，秦文静，秦川，苏成，刘奥，赵宇盛，王泽睿，粟优，
申请(专利权)人：张磊，
类型：发明
国别省市：陕西;61