一种多通道的脑电信号采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种多通道的脑电信号采集装置及方法，该装置包括模拟前端

【技术实现步骤摘要】
一种多通道的脑电信号采集装置及方法


[0001]本专利技术属于脑机接口
，具体涉及一种多通道的脑电信号采集装置及方法
。

技术介绍

[0002]脑电信号的幅度处于微伏级别，对其采集时需要高倍数的放大
。
传统的脑电采集是采用多通道的电极接口进行信号放大
、
模数转换等，它具有体积大
、
功耗高等问题，脑机接口的公司常常针对特殊的情况进行定制，单一化，不易拓展和适应各种脑电任务
。
并且市面上的常规脑电信号采集设备体积庞大，价格高昂，不适合为一般公众使用或入门级开发，阻碍了更多人进行更广泛的脑机接口研究
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提出了一种多通道的脑电信号采集装置及方法，包括模拟前端
、
模数转换模块
、
微控制器模块
、
蓝牙模块
、
数据存储模块和上位机，该装置易拓展
、
易开发
、
易携带
、
成本较低，适合用于多种脑机任务
。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0005]一种多通道的脑电信号采集装置，包括模拟前端
、
模数转换模块
、
微控制器模块
、
蓝牙模块
、
数据存储模块
、
上位机
。
[0006]为了从混有强背景噪声
(
肌电
、
心电
、50Hz
工频干扰等
)
中有效地提取出脑电转换为数字信号，放大器的输入阻抗以及共模抑制比直接影响着系统性能
。
对于脑电信号采集系统的设计，由于脑电信号的幅值微弱
、
受干扰性强等特征，因此要求选型的放大器具有高共模抑制比
、
高增益等特点，普通运算放大器是无法满足设计需求的，为满足设计需求，选择
RHA2116
芯片
。
[0007]模拟前端，用于接收来自脑电电极的脑电信号，对其进行低通滤波和噪音滤除，将处理后的脑电信号发送到模数转换模块
。
[0008]模数转换模块，用于采集模拟前端处理后的脑电信号，将其转换成数字信号，并通过
SPI
接口把数字信号传输至微控制器模块
。
[0009]微控制器模块，用于接收模数转换模块处理后的脑电信号数，将数据打包后通过串口发送至上位机；并通过引脚的高低电平，选择模拟前端的脑电采集通道
。
[0010]蓝牙模块，用于将微控制器模块中的脑电信号通过串口传输给上位机
。
[0011]数据存储模块，微控制器模块通过
SPI
接口将脑电信号数据存储到数据存储模块中
。
[0012]上位机，用于接收微控制器模块的脑电信号，并将数据进行实时显示和处理
。
[0013]进一步的，所述模拟前端，包括
16
路单极性信号输入端与一个多路复用器输出端，
16
路输入端用于脑电信号的采集，一个多路复用器输出端作为
AD7980
芯片的单端信号输入，每组脑电信号均通过模拟前端初步降噪滤波，并将产生的运动伪影和其他高频噪声滤
除
。
[0014]进一步的，两个模拟前端
RHA2116
并联时，
RHA2216
‑1的
14
引脚
sel0、15
引脚
sel1、16
引脚
sel2、17
引脚
sel3
分别连接到
RHA2116
‑2的
14
引脚
sel0、15
引脚
sel1、16
引脚
sel2、17
引脚
sel3
，
RHA2216
‑1的
18
引脚
HiZ_MUX
接反相器的输出端，
RHA2216
‑2的
18
引脚
HiZ_MUX
接反相器的输入端，
RHA2216
‑1的
12
引脚
MUX_out
与
RHA2216
‑2的
12
引脚
MUX_out
连接，再一起连接到模数转换模块的
IN
引脚
。
[0015]进一步的，模数转换模块中
ADR381
芯片的
Vout
端连接到
AD7980
芯片的
REF
端，得到基准电压；
ADP1710
芯片的
OUT
端连接到
AD7080
芯片的
VDD
端，获得稳压；
ADP1710
芯片的
GND
引脚和
ADR381
芯片的
GND
引脚接地；
ADP1710
芯片的
IN
引脚
、EN
引脚和
ADR381
芯片的
Vin
引脚接到
RHA2116
芯片的
AVDD
引脚
。
[0016]模拟前端输出的信号通过
MUX_out
引脚接到
AD7980
芯片的
IN+
引脚进行电压采集，经过
AD7980
芯片模数转换后的脑电信号通过
SDO
引脚接到微控制器模块的
PB2
引脚
(MOSI)
，
AD7980
芯片的
SCK
引脚接到微控制器模块的
PB1
引脚，
CNV
引脚接到微控制器模块的
PC0
引脚
。
[0017]进一步的，微控制器模块采用
ATmega2560
，其富含大量的
IO
接口，并且提供4个
UART
通信端口
(TX
‑
RX)
，5个
SPI
外设和1个
I2C
外设
。
具体体现为可连接多个功能芯片，可拓展性高
。
[0018]进一步的，本专利技术还提出了一种多通道的脑电信号采集方法，包括：
[0019]S1、
利用模拟前端的
RHA2116
芯片对
16
通道的脑电信号进行采集，并且将
16
通道的脑电信号通过...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多通道的脑电信号采集装置，其特征在于，包括模拟前端，用于接收来自脑电电极的脑电信号，对其进行低通滤波和噪音滤除，将处理后的脑电信号发送到模数转换模块；模数转换模块，用于采集模拟前端处理后的脑电信号，将其转换成数字信号，并通过
SPI
接口把数字信号传输至微控制器模块；微控制器模块，用于接收模数转换模块处理后的脑电信号数，将数据打包后通过串口发送至上位机；并通过引脚的高低电平，选择模拟前端的脑电采集通道；蓝牙模块，用于将微控制器模块中的脑电信号通过串口传输给上位机；数据存储模块，微控制器模块通过
SPI
接口将脑电信号数据存储到数据存储模块中；上位机，用于接收微控制器模块的脑电信号，并将数据进行实时显示和处理
。2.
根据权利要求1所述的多通道的脑电信号采集装置，其特征在于，所述模拟前端，包括
16
路单极性信号输入端与一个多路复用器输出端，
16
路输入端用于脑电信号的采集，一个多路复用器输出端作为模数转换模块的单端信号输入
。3.
根据权利要求1所述的多通道的脑电信号采集装置，其特征在于，
RHA2116
芯片的片选
14
引脚
、15
引脚
、16
引脚
、17
引脚，分别连接到微控制器模块的
78
引脚
、77
引脚
、76
引脚
、75
引脚的数字端口；两个
RHA2116
芯片并联时，
RHA2216
‑1的
14
引脚
、15
引脚
、16
引脚
、17
引脚分别连接到
RHA2116
‑2的
14
引脚
、15
引脚
、16
引脚
17
引脚，
RHA2216
‑1的
18
引脚接反相器的输出端，
RHA2216
‑2的
18
引脚接反相器的输入端，
RHA2216
‑1的
12
引脚与
RHA2216
‑2的
12
引脚连接，再一起连接到模数转换模块的
IN
引脚
。4.
根据权利要求1所述的多通道的脑电信号采集装置，其特征在于，模数转换模块中
ADR381
芯片的
Vout
端连接到
AD7980
芯片的
REF
端，得到基准电压；
ADP1710
芯片的
OUT
端连接到
AD7080
芯片的
VDD
端，获得稳压；
ADP1710
芯片的
GND
引脚和
ADR381
芯片的
GND
引脚接地；
ADP1710
芯片的
IN
引脚
、EN
引脚和
ADR381
芯片的
Vin
引脚接到
RHA2116
芯片的
AVDD
引脚；模拟前端输出的信号通过
12
引脚接到
AD7980
芯片的
IN+
引脚进行电压采集，经过
AD7980
芯片模数转换后的脑电信号通过
SDO
引脚接到微控制器模块的
PB2
引脚
MOSI
，
AD7980
芯片的
SCK
引脚接到微控制器模块的
PB1
引脚，
CNV
引脚接到微控制器模块的
PC0
引脚
。5.
根据权利要求1所述的多通道的脑电信号采集装置，其特征在于，微控制器模块中，脑电数据在
I2C
总线协议方式下通过
SDA
引脚传给数据存储模块；蓝牙模块中
UART_TXD
引脚与
UART_RXD
引脚分别接到微控制器模块的
45
引脚
、46
引脚进行数据传输；上位机与微控制器的通信接口使用串口收发方式，波特率为
192000
，将单片机的
PE0、PE1
口复用为串口的
RXD、TXD。6.
根据权利要求1‑5...

【专利技术属性】
技术研发人员：章伟，吴智强，姚刚，毕亚丽，王晓茹，赖国锋，
申请(专利权)人：滁州怡然传感技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：