嵌入式生物信息采集系统的研究

嵌入式生物信息采集系统的研究

论文摘要

本论文的研究工作是为所在实验室项目“动物机器人”设计一款便携式神经电信号采集系统。该设备可在动物清醒状态下,实时检测动物在做特定动作时,脑部特定功能核团的电活动特征。这将帮助研究人员寻找,更有效的控制动物动作行为的手段。系统主要由信号采集系统、Linux嵌入式系统、软件分析系统三部分组成。信号采集系统主要实现了对信号的采集、放大、去噪等过程。我们采用植入到目标核团的方式,用本实验室自制的电极来拾取电信号;然后选用AD623来实现电信号的滤波放大电路,并直接采集动物体表信号来去除动物自身携带的共模干扰;同时设计了陷波电路来实现对50Hz工频干扰的去除。本系统采用了基于ARM920T内核的S3C2410作为系统的嵌入式微处理器,并移植了bootloader、嵌入式Linux内核,建立了根文件系统。基于S3C2410的ADC接口,进行了信号采集与处理模块开发的工作。在算法上,采用滑动平均滤波对信号进行处理,提高了信号的信噪比;并设计FIR滤波器实现了基线漂移的滤除。设计滤波环节简便易行,不但能满足系统滤波要求,而且尽可能的保持波形原始状态以供研究人员使用。该系统能充分利用其合理的软硬件设计完成效果较好的电信号采集,为实验室生物信号研究提供了一个开发平台与研究基础。另外,该系统在有创性脑电信号采集方面的一些研究,在医疗和神经生物学方面的应用前景非常广阔。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 课题研究的意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 本文主要研究内容
  • 2 系统硬件电路设计
  • 2.1 核团电信号的性质
  • 2.2 核团电信号特点及采集要求
  • 2.3 芯片电路的模块化设计
  • 2.4 电极
  • 2.5 采集电路设计
  • 3 嵌入式系统的设计
  • 3.1 ARM体系结构概述
  • 3.2 ROM的扩展
  • 3.3 RAM的扩展
  • 3.4 嵌入式Linux简介
  • 3.5 交叉编译器
  • 3.6 tftp服务器安装和配置
  • 3.7 NFS网络文件系统的配置
  • 3.8 minicom的配置
  • 3.9 嵌入式Linux操作系统的建立
  • 3.10 嵌入式驱动开发
  • 4 信号的数字滤波处理
  • 4.1 滤波中所要考虑的问题
  • 4.2 数字滤波处理
  • 5 结论与展望
  • 5.1 实验结果判定
  • 5.2 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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