基于nRF24E1的大鼠脑电遥测系统的研究

论文摘要

无线遥测记录自由活动状态下动物的神经电活动是神经科学研究中的重要手段,因为这种方法在很多针对神经电生理和动物行为研究的实验中具有比有线采集系统更大的优势。本文设计了一种低成本、便携式、可重复使用的大鼠脑电遥测系统。该脑电(electroencephalogram, EEG)遥测系统采用AD620芯片构成前置放大器,用LM324实现滤波、放大和电压调整。无线通信模块采用nRF24E1芯片构成,该芯片工作在2.4GHz频段,拥有一个增强型8051和8个12位的A/D采样端口,能完成在10m内短距离通信的要求。这两部分组成一个低重量(含电池10g)、小尺寸(20×50mm)的脑电信号采集前端,可由成年大鼠背负,在其活动中遥测记录其脑电信号。为了验证该遥测系统的性能,我们记录了正常自由活动大鼠的脑电,并与现有的标准有线采集系统进行了对比。对两者数据的相关性分析表明,两者之间的相关性达0.93,当输入信号为标准信号时,最大相关系数为0.96。因此,本文研制的大鼠脑电遥测系统可以承担相关的实验研究任务,可为神经电生理和动物行为研究提供较好的研究平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 生物遥测技术的发展与现状
• 1.3 生物遥测的几种方法
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 脑电信号的测量
• 2.1 脑电相关知识
• 2.1.1 脑电信号的特点
• 2.1.2 常见的脑电信号采集方法
• 2.2 脑电放大器的一般设计要求
• 2.2.1 前置放大级设计要求
• 2.2.2 滤波器组的设计要求
• 2.3 遥测系统脑电放大器设计思路
• 2.3.1 前置放大器设计思路
• 2.3.2 滤波器组设计思路
• 第三章 遥测数据的无线传输
• 3.1 无线数据传输技术的分类
• 3.2 短距离无线通信技术简介
• 3.2.1 ISM 开放频段
• 3.2.2 无线通信主要调制方式
• 3.3 遥测系统无线数据传输模块的设计思路
• 第四章 系统的整体设计与实现
• 4.1 脑电放大器的总体设计
• 4.1.1 前置放大级的设计
• 4.1.2 滤波器组的设计
• 4.1.3 主要器件的选择与电路优化
• 4.2 短距离无线通信模块设计
• 4.2.1 硬件部分设计
• 4.2.2 8051 固件部分设计
• 4.3 接口模块设计
• 4.4 信号处理与显示部分的软件设计
• 4.5 其他相关细节设计
• 第五章 系统性能测试与分析
• 5.1 脑电放大器性能测试与分析
• 5.1.1 脑电前置放大器测试结果与分析
• 5.1.2 50Hz 陷波器测试结果与分析
• 5.1.3 高、低滤波器测试结果与分析
• 5.1.4 脑电放大器测试结果与分析
• 5.2 全系统性能测试与分析
• 5.2.1 全系统性能测试
• 5.2.2 与成都仪器厂的RM6480 的对比测试
• 5.2.3 对比测试结果分析
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果