腦電信號無線采集系統設計

摘 要:介紹一種應用于可穿戴式無線腦電信號采集系統設計方案。系統控制器采用16位的MSP430F169單片機，其內部的12位A/D對放大濾波后的腦電信號進行采集，然后通過SPI口將采集到的16通道的腦電信號數據寫入到CC2500的寄存器中發射出去，接收端同樣通過單片機將CC2500的接收寄存器中數據讀出，再由UART通過USB轉換芯片傳入計算機用于顯示和進一步的分析處理。該系統有著低功耗和便攜式等優點。關鍵詞:腦電信號; CC2500; UART; 系統控制器

中圖分類號:TN911-33文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)18-0021-04

Design of Wireless Acquisition System for EEG Signal

XIE Hong， GE Qi-qi， YAO Nan， DONG Yao-hua

(Institute of Information Engineering， Shanghai Maritime University， Shanghai 200135， China)

Abstract: The design scheme of a wearable wireless acquisition system for EEG signal is introduced. A 16-bit MSP430F169 MCU is adopted in the system controller， in which 12-bit ADC is used to aquire the amplified and filtered EEG signal. The acqired EEG signal data of the 16 channels is writen to the register of CC2500 via SPI and then emitted. When the receiver obtains the data， the data from the receiver register of CC2500 is read out by MCU. Finally the data is sent to computer by UART through USB for display and further processing. This system has the advantage of low power consumption and is portable.Keywords: EEG; CC2500; UART; system controller

0 引 言

疲勞駕駛是造成很多惡性交通事故的主要因素，因此人們研究探索通過監測駕駛員的身體和生理狀態來識別駕駛員是否疲勞駕駛，如眼動信息、頭部運動狀態等。近年來，基于腦電信號識別駕駛員警覺度狀態已經成為一種研究熱點[1-2]，而駕駛員可穿戴式腦電信號采集裝置是其必要的保障。腦電信號采集系統主要由模/數轉換模塊、微控制器和數據傳輸等部分構成。其中微控制器的實現一般有4種方案:如文獻[3]中采用單片機把采集到的模擬腦電信號轉換為數字信號，并通過RS 232接口傳給計算機，該方法一般用于低端的不要求太高數據處理能力的采集中，成本較低;文獻[4]采用DSP數字信號處理芯片，將A/D轉換后的腦電信號進行DSP預處理(數字濾波)，再通過PC的并口與DSP的HPI的口互聯，主要利用了其在數據分析中的快速處理能力;文獻[5]采用ARM作為處理器，ARM中移入了μC/OS-Ⅱ操作系統，并移植了Hanning濾波器以抑制50 Hz工頻干擾，利用ARM對信號進行處理與分析顯示;文獻[6]采用FPGA，利用其內部豐富的邏輯資源控制A/D采集、FIR濾波、液晶的顯示及USB與PC的數據傳輸。……