本發(fā)明涉及基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大腦是人體最復(fù)雜的器官，由大量神經(jīng)元組成，控制著人的認(rèn)知和行為。腦電信號(hào)是神經(jīng)元發(fā)出的生物電現(xiàn)象，是隨時(shí)間變化的電位，人腦的各種生理機(jī)能就是由這些電現(xiàn)象來(lái)完成的。19世紀(jì)70年代，英國(guó)科學(xué)家Richard Caton把一個(gè)檢流計(jì)的兩個(gè)電極放到人的頭皮上，第一次記錄了大腦活動(dòng)的電現(xiàn)象；1929年，德國(guó)精神病學(xué)家Hans Berger首次在相紙上記錄了幾分鐘的腦電信號(hào)，并做了詳細(xì)的報(bào)告，從此人們開(kāi)始對(duì)腦電活動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。通過(guò)研究腦電信號(hào)，我們可以了解人們的認(rèn)知、行為跟腦電信號(hào)的關(guān)系，從而輔助腦部疾病的診斷及幫助殘疾人康復(fù)。

進(jìn)行腦電信號(hào)的研究，就需要一種能記錄腦電波的儀器，日本電子醫(yī)學(xué)博士伊騰賢治教授在前人研究的基礎(chǔ)上，發(fā)明了腦電圖儀。腦電圖儀主要有老式的熱筆描記式腦電儀和現(xiàn)在的數(shù)字化腦電儀兩大類；熱筆描記式腦電儀利用機(jī)械方式，用描筆將腦電圖記錄在紙上，以供醫(yī)生診斷病情；數(shù)字化腦電儀，是由傳感器、電路、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的，腦電信號(hào)由傳感器采集后，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路后，傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。

熱筆描記式腦電儀成本較低，目前廣泛應(yīng)用在臨床上，但是這種腦電儀只能依照醫(yī)生判斷，選擇記錄某時(shí)段人類腦電波情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)比較困難，而腦電波異?，F(xiàn)象是經(jīng)常是偶發(fā)性的，因此這款在捕捉偶發(fā)腦電信號(hào)方面就顯得力不從心；數(shù)字化腦電儀利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，免去了記錄紙的使用，便于24小時(shí)監(jiān)測(cè)，另外經(jīng)過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)編程，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的分析功能，挑選出異常腦電信號(hào)，減輕醫(yī)生工作負(fù)擔(dān)，因此數(shù)字化腦電儀是未來(lái)一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

目前數(shù)字化腦電儀基本都要依托計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)，即通過(guò)采集、放大、A/D轉(zhuǎn)換后，將腦電信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析處理等；另有一種便攜式動(dòng)態(tài)腦電監(jiān)護(hù)儀，將存儲(chǔ)功能與前端采集、放大、A/D轉(zhuǎn)換相結(jié)合，直接將采集到的腦電信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，后期可以將存儲(chǔ)的信號(hào)放到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析處理；前者體積龐大、成本高，只能在一些醫(yī)院里進(jìn)行使用，后者沒(méi)有獨(dú)立分析處理信號(hào)能力和可供使用者對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)操作的功能，只能簡(jiǎn)單記錄。為此，需要發(fā)明一種新的技術(shù)方案，能夠綜合型克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，該腦電儀利用DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力和ARM在控制接口方面的優(yōu)勢(shì)，將腦電信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)，自動(dòng)初步分析異常腦電信號(hào)，醫(yī)生也可以通過(guò)觸摸屏直接對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)分析操作，提供豐富的接口，包括無(wú)線、以太網(wǎng)、藍(lán)牙等，可以連接打印機(jī)和Internet等，滿足了實(shí)際使用要求。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，包括：機(jī)殼，所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有腦電采集模塊、腦電分析及控制模塊、系統(tǒng)電源以及系統(tǒng)時(shí)鐘，所述腦電采集模塊的輸入輸出端與所述腦電分析及控制模塊的輸入輸出端電連接，所述系統(tǒng)電源用于為所述腦電采集模塊、所述腦電分析及控制模塊及所述系統(tǒng)時(shí)鐘提供工作電源，所述系統(tǒng)時(shí)鐘用于為所述腦電采集模塊、所述腦電分析及控制模塊及所述系統(tǒng)電源提供工作時(shí)鐘。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述腦電采集模塊由銀管電極、右腿驅(qū)動(dòng)電路、前置放大電路、工頻陷波電路、一級(jí)放大電路、二級(jí)放大電路、低通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路組成，其中，所述銀管電路由第1、第2……第16電極構(gòu)成；所述腦電采集模塊的工作方法為由所述銀管電極與人的頭皮相接觸，所述銀管電極的輸出端與所述前置放大電路的輸入端電連接，所述前置放大的第一輸出端與所述右腿驅(qū)動(dòng)電路的輸入端電連接，所述前置放大電路的第二輸出端與所述工頻陷波的輸入端電連接，所述工頻陷波的輸出端與所述一級(jí)放大電路的輸入端電連接，所述一級(jí)放大電路的輸出端與所述二級(jí)放大電路的輸入端電連接，所述二級(jí)放大電路的輸出端與所述低通濾波電路的輸入端電連接，所述低通濾波電路的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端電連接，且所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出端即為所述腦電采集模塊的輸入輸出端。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述腦電分析及控制模塊由DSP處理器、HPIB接口電路、ARM處理器、觸摸屏、FLASH、RAM、藍(lán)牙、WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、USB接口及存儲(chǔ)器組成，其中，所述DSP處理器的第一輸入輸出端即為所述腦電分析及控制模塊的輸入輸出端、且與所述電腦采集模塊的輸入輸出端電連接，所述DSP處理器的第二輸入輸出端與所述HPIB接口電路的第一輸入輸出端電連接，所述HPIB接口電路的第二輸入輸出端與所述ARM處理器的第一輸入輸出端電連接，所述ARM處理器的第二輸入輸出端與所述觸摸屏的輸入輸出端電連接，所述ARM處理器的第三輸入輸出端與所述FLASH的輸入輸出端電連接，所述ARM處理器的第四輸入輸出端與所述RAM的輸入輸出端電連接，所述ARM處理器的第五輸入輸出端與所述藍(lán)牙的輸入輸出端電連接，所述ARM處理器的第六輸入輸出端與所述WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出端電連接，所述ARM處理器的第七輸入輸出端與所述USB接口的第一輸入輸出端電連接，所述USB接口的第二輸入輸出端與所述存儲(chǔ)器的輸入輸出端電連接，且所述觸摸屏設(shè)置在所述機(jī)殼外部。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述機(jī)殼外部設(shè)置有觸摸屏、電極導(dǎo)線接口、以太網(wǎng)接口及電源接口組成，其中，所述電極導(dǎo)線接口通過(guò)導(dǎo)線與所述銀管電極電連接，所述以太網(wǎng)接口通過(guò)網(wǎng)線與路由器連接，所述電源接口與外部電源電連接。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述觸摸屏顯示內(nèi)容及功能包括通道選擇按鈕、腦電圖波形顯示、功能選擇按鈕及波形控制按鈕。

其中，腦電信號(hào)包含了大量的生理和病理信息，是進(jìn)行神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷的重要依據(jù)，腦電信號(hào)是內(nèi)阻非常大的低頻微弱信號(hào)，內(nèi)阻可達(dá)幾十乃至幾百kΩ，頻率一般在30Hz以下，幅度屬于μV數(shù)量級(jí)，極易受到干擾，針對(duì)這些特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了采用右腿驅(qū)動(dòng)的多級(jí)放大濾波電路。前端采用經(jīng)過(guò)鍍銀處理的銀管電極5作為導(dǎo)電極，并在頭皮上涂上導(dǎo)電膏以增加導(dǎo)電性，銀管電極的輸出端，通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線發(fā)送到前置放大電。

本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，控制方法包括如下步驟：

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述腦電采集模塊的工作方法包括以下步驟：

步驟1：采用將所述銀管電極通過(guò)與頭皮接觸的方式，采集人體腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)腦電采集模塊進(jìn)行前置放大、工頻陷波、后級(jí)放大、濾波、A/D處理后得到數(shù)字腦電信號(hào)；

步驟2：通過(guò)腦電分析及控制模塊對(duì)步驟1處理后的數(shù)字腦電信號(hào)進(jìn)行分析及存儲(chǔ)，按要求顯示及提供操作界面。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟1中所述的前置放大包括以下步驟：

步驟1：輸入端采用由電容和電阻構(gòu)成的交流耦合電路來(lái)濾除電極極化電壓；

步驟2：采用AD620作為主放大器，AD620是一款低功耗、高精度儀表放大器，利用外部電阻可以設(shè)置1～1000的放大倍數(shù)；

步驟3：前級(jí)采用并聯(lián)型差動(dòng)放大器，理想情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放大器的輸入阻抗為無(wú)窮大，共模抑制比也為無(wú)窮大；

步驟4：放大器和電阻構(gòu)成并聯(lián)差動(dòng)放大器；

步驟5：AD620內(nèi)部的射頻整流在高頻率下，效果不很好，因此增加一個(gè)射頻濾波器來(lái)完善電路；

步驟6：接入右腿驅(qū)動(dòng)電路來(lái)消除來(lái)自人體的共模信號(hào)干擾。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟6中所述的右腿驅(qū)動(dòng)電路包括以下步驟：

步驟1：右腿不直接接地，而是接到輔助放大器的輸出端；

步驟2：從電阻的公共端提取共模電壓，經(jīng)電壓跟隨器，再通過(guò)反向放大；

步驟3：對(duì)步驟2的放大信號(hào)，經(jīng)限流電阻反饋到人體，限流電阻的作用用于保證人體安全性，限制流入人體的電流大小。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟1所述的工頻陷波包括以下步驟：

步驟1：采用Q值可調(diào)的雙T帶阻濾波器；

步驟2：T網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)放大器構(gòu)成；

步驟3：通過(guò)選擇合適外圍電阻電容和調(diào)節(jié)電位器，使得中心頻率在50Hz左右。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟1中所述的后級(jí)放大包括以下步驟：

步驟1：用于腦電信號(hào)的再次放大，為防止放大器倍數(shù)過(guò)大導(dǎo)致放大后圖形失真，采用了兩次放大；

步驟2：信號(hào)經(jīng)濾波電容，濾除前一級(jí)引入的漂移電流，限制帶寬，減小白噪；

步驟3：采用實(shí)用型反向放大器，第一次放大信號(hào)；

步驟4：采用實(shí)用型反向放大器，第二次放大信號(hào)。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟1所述的濾波電路包括以下步驟：

步驟1：采用巴特沃斯濾波器，由放大器、電阻、電容構(gòu)成，對(duì)信號(hào)進(jìn)行第一次濾波；

步驟2：采用巴特沃斯濾波器，由放大器、電阻、電容構(gòu)成，對(duì)信號(hào)進(jìn)行第二次濾波，兩次濾波后，截至頻率設(shè)定在40Hz左右，濾除信號(hào)中的高頻噪聲，保留腦電頻段信號(hào)。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟1中所述A/D電路包括以下步驟：

步驟1：采用具有高速串行數(shù)據(jù)接口的AD977芯片，外部參考電壓源AD780輸入端接5V，GND引腳與AD977的模擬地相連，AD780輸出端與AD977的基準(zhǔn)電壓REF引腳相連；

步驟2：ARM主控芯片通過(guò)AD977的工作狀態(tài)輸出端、讀取/轉(zhuǎn)換控制端、片選信號(hào)控制AD977的運(yùn)行，DSP芯片通過(guò)數(shù)據(jù)輸出端、串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘端與AD977進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

步驟3：模擬信號(hào)通過(guò)阻抗匹配電阻輸入到AD977的R1in引腳，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后由AD977的DATA口輸出給DSP。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)上述步驟2中所述的操作包括以下步驟：

步驟1：DSP接收AD977的DATA口傳送的數(shù)字腦電信號(hào)，根據(jù)ARM指令對(duì)其進(jìn)行濾波、功率譜計(jì)算及小波變換；

步驟2：DSP將處理過(guò)的和未處理的腦電信號(hào)通過(guò)HPI接口傳送給ARM；

步驟3：ARM將信號(hào)顯示在液晶屏上，并提供相應(yīng)操作按鈕；

步驟4：根據(jù)按鈕選擇，ARM進(jìn)行相應(yīng)操作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的實(shí)施效果如下：

本發(fā)明所述的基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，該腦電儀利用DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力和ARM在控制接口方面的優(yōu)勢(shì)，將腦電信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)，自動(dòng)初步分析異常腦電信號(hào)，醫(yī)生也可以通過(guò)觸摸屏直接對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)分析操作，提供豐富的接口，包括無(wú)線、以太網(wǎng)、藍(lán)牙等，可以連接打印機(jī)和Internet等，滿足了實(shí)際使用要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀外形圖；

圖2為發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電采集模塊前置放大電路原理圖；

圖4為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電采集模塊工頻陷波電路原理圖；

圖5為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電采集模塊后級(jí)放大電路原理圖；

圖6為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電采集模塊低通濾波電路原理圖；

圖7為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電采集模塊A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖；

圖8為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊HPI接口電路原理圖；

圖9為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊HPI接口寫(xiě)流程圖；

圖10為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊HPI接口讀流程圖；

圖11為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊觸摸屏接口電路原理圖；

圖12為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊USB接口電路原理圖；

圖13為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊NANDFLASH電路原理圖；

圖14為本發(fā)明基于DSP、ARM的便攜式腦電儀腦電分析及控制模塊以太網(wǎng)電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。

如圖1至圖2所示，為本發(fā)明所述基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，包括：機(jī)殼23，機(jī)殼23內(nèi)設(shè)置有腦電采集模塊1、腦電分析及控制模塊2、系統(tǒng)電源3以及系統(tǒng)時(shí)鐘4，腦電采集模塊1的輸入輸出端與腦電分析及控制模塊2的輸入輸出端電連接，系統(tǒng)電源3用于為腦電采集模塊1、腦電分析及控制模塊2及所述系統(tǒng)時(shí)鐘4提供工作電源，系統(tǒng)時(shí)鐘4用于為腦電采集模塊2、腦電分析及控制模塊2及系統(tǒng)電源3提供工作時(shí)鐘。腦電采集模塊1由銀管電極5、右腿驅(qū)動(dòng)電路6、前置放大電路7、工頻陷波電路8、一級(jí)放大電路9、二級(jí)放大電路10、低通濾波電路11、A/D轉(zhuǎn)換電路12組成，其中，銀管電路5由第1、第2……第16電極構(gòu)成；腦電采集模塊1的工作方法為由銀管電極5與人的頭皮相接觸，銀管電極5的輸出端與前置放大電路7的輸入端電連接，前置放大電路7的第一輸出端與右腿驅(qū)動(dòng)電路6的輸入端電連接，前置放大電路7的第二輸出端與工頻陷波8的輸入端電連接，工頻陷波8的輸出端與一級(jí)放大電路9的輸入端電連接，一級(jí)放大電路9的輸出端與二級(jí)放大電路10的輸入端電連接，二級(jí)放大電路10的輸出端與低通濾波電路11的輸入端電連接，低通濾波電路11的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路12的輸入端電連接，且A/D轉(zhuǎn)換電路12的輸入輸出端即為腦電采集模塊1的輸入輸出端。腦電分析及控制模塊2由DSP處理器13、HPIB接口電路14、ARM處理器15、觸摸屏16、FLASH17、RAM18、以太網(wǎng)接口19、WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)20、USB接口21及存儲(chǔ)器22組成，其中，DSP處理器13的第一輸入輸出端即為腦電分析及控制模塊2的輸入輸出端、且與電腦采集模塊1的輸入輸出端電連接，DSP處理器13的第二輸入輸出端與HPIB接口電路14的第一輸入輸出端電連接，HPIB接口電路14的第二輸入輸出端與ARM處理器15的第一輸入輸出端電連接，ARM處理器15的第二輸入輸出端與觸摸屏16的輸入輸出端電連接，ARM處理器15的第三輸入輸出端與FLASH17的輸入輸出端電連接，ARM處理器15的第四輸入輸出端與RAM18的輸入輸出端電連接，ARM處理器15的第五輸入輸出端與以太網(wǎng)接口19的輸入輸出端電連接，ARM處理器15的第六輸入輸出端與所WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)20的輸入輸出端電連接，ARM處理器15的第七輸入輸出端與USB接口21的第一輸入輸出端電連接，USB接口21的第二輸入輸出端與存儲(chǔ)器22的輸入輸出端電連接，且觸摸屏16設(shè)置在機(jī)殼23外部。機(jī)殼23外部設(shè)置有觸摸屏16、電極導(dǎo)線接口24、以太網(wǎng)接口19及電源接口25組成，其中，電極導(dǎo)線接口24通過(guò)導(dǎo)線與銀管電極5電連接，以太網(wǎng)接口19通過(guò)網(wǎng)線與路由器連接，電源接口25與外部電源電連接。觸摸屏16顯示內(nèi)容及功能包括通道選擇按鈕26、腦電圖波形顯示27、功能選擇按鈕28及波形控制按鈕29。本發(fā)明所述的一種基于DSP、ARM的便攜式腦電儀，該腦電儀利用DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力和ARM在控制接口方面的優(yōu)勢(shì)，將腦電信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)，自動(dòng)初步分析異常腦電信號(hào)，醫(yī)生也可以通過(guò)觸摸屏直接對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)分析操作，提供豐富的接口，包括無(wú)線、以太網(wǎng)、藍(lán)牙等，可以連接打印機(jī)和Internet等，滿足了實(shí)際使用要求。

其中，腦電信號(hào)包含了大量的生理和病理信息，是進(jìn)行神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷的重要依據(jù)，腦電信號(hào)是內(nèi)阻非常大的低頻微弱信號(hào)，內(nèi)阻可達(dá)幾十乃至幾百kΩ，頻率一般在30Hz以下，幅度屬于μV數(shù)量級(jí)，極易受到干擾，針對(duì)這些特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了采用右腿驅(qū)動(dòng)的多級(jí)放大濾波電路。前端采用經(jīng)過(guò)鍍銀處理的銀管電極5作為導(dǎo)電極，并在頭皮上涂上導(dǎo)電膏以增加導(dǎo)電性，銀管電極的輸出端，通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線發(fā)送到前置放大電。

其一、所述腦電采集模塊1的工作方法包括以下步驟：

步驟1：采用將銀管電極通過(guò)與頭皮接觸的方式，采集人體腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)腦電采集模塊進(jìn)行前置放大、工頻陷波、后級(jí)放大、濾波、A/D處理后得到數(shù)字腦電信號(hào)；

步驟2：通過(guò)腦電分析及控制模塊對(duì)步驟1處理后的數(shù)字腦電信號(hào)進(jìn)行分析及存儲(chǔ)，按要求顯示及提供操作界面。

其二、對(duì)上述步驟1中所述的前置放大包括以下步驟：

步驟1：輸入端采用由電容和電阻構(gòu)成的交流耦合電路來(lái)濾除電極極化電壓；

步驟2：采用AD620作為主放大器，AD620是一款低功耗、高精度儀表放大器，利用外部電阻可以設(shè)置1～1000的放大倍數(shù)；

步驟3：前級(jí)采用并聯(lián)型差動(dòng)放大器，理想情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放大器的輸入阻抗為無(wú)窮大，共模抑制比也為無(wú)窮大；

步驟4：放大器和電阻構(gòu)成并聯(lián)差動(dòng)放大器；

步驟5：AD620內(nèi)部的射頻整流在高頻率下，效果不很好，因此增加一個(gè)射頻濾波器來(lái)完善電路；

步驟6：接入右腿驅(qū)動(dòng)電路來(lái)消除來(lái)自人體的共模信號(hào)干擾。

其三、對(duì)上述步驟6中所述的右腿驅(qū)動(dòng)電路6包括以下步驟：

步驟1：右腿不直接接地，而是接到輔助放大器的輸出端；

步驟2：從電阻的公共端提取共模電壓，經(jīng)電壓跟隨器，再通過(guò)反向放大；

步驟3：對(duì)步驟2的放大信號(hào)，經(jīng)限流電阻反饋到人體，限流電阻的作用用于保證人體安全性，限制流入人體的電流大小。

其四、對(duì)上述步驟1所述的工頻陷波包括以下步驟：

步驟1：采用Q值可調(diào)的雙T帶阻濾波器；

步驟2：T網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)放大器構(gòu)成；

步驟3：通過(guò)選擇合適外圍電阻電容和調(diào)節(jié)電位器，使得中心頻率在50Hz左右。

其五、對(duì)上述步驟1中所述的后級(jí)放大包括以下步驟：

步驟1：用于腦電信號(hào)的再次放大，為防止放大器倍數(shù)過(guò)大導(dǎo)致放大后圖形失真，采用了兩次放大；

步驟2：信號(hào)經(jīng)濾波電容，濾除前一級(jí)引入的漂移電流，限制帶寬，減小白噪；

步驟3：采用實(shí)用型反向放大器，第一次放大信號(hào)；

步驟4：采用實(shí)用型反向放大器，第二次放大信號(hào)。

其六、對(duì)上述步驟1所述的濾波電路包括以下步驟：

步驟1：采用巴特沃斯濾波器，由放大器、電阻、電容構(gòu)成，對(duì)信號(hào)進(jìn)行第一次濾波；

步驟2：采用巴特沃斯濾波器，由放大器、電阻、電容構(gòu)成，對(duì)信號(hào)進(jìn)行第二次濾波，兩次濾波后，截至頻率設(shè)定在40Hz左右，濾除信號(hào)中的高頻噪聲，保留腦電頻段信號(hào)。

其七、對(duì)上述步驟1中所述A/D電路包括以下步驟：

步驟1：采用具有高速串行數(shù)據(jù)接口的AD977芯片，外部參考電壓源AD780輸入端接5V，GND引腳與AD977的模擬地相連，AD780輸出端與AD977的基準(zhǔn)電壓REF引腳相連；

步驟2：ARM主控芯片通過(guò)AD977的工作狀態(tài)輸出端、讀取/轉(zhuǎn)換控制端、片選信號(hào)控制AD977的運(yùn)行，DSP芯片通過(guò)數(shù)據(jù)輸出端、串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘端與AD977進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

步驟3：模擬信號(hào)通過(guò)阻抗匹配電阻輸入到AD977的R1in引腳，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后由AD977的DATA口輸出給DSP。

其八、對(duì)上述步驟2中所述的操作包括以下步驟：

步驟1：DSP接收AD977的DATA口傳送的數(shù)字腦電信號(hào)，根據(jù)ARM指令對(duì)其進(jìn)行濾波、功率譜計(jì)算及小波變換；

步驟2：DSP將處理過(guò)的和未處理的腦電信號(hào)通過(guò)HPI接口傳送給ARM；

步驟3：ARM將信號(hào)顯示在液晶屏上，并提供相應(yīng)操作按鈕；

步驟4：根據(jù)按鈕選擇，ARM進(jìn)行相應(yīng)操作。

具體地，如圖3所示，前置放大電路在整個(gè)系統(tǒng)中非常重要，能影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，因此前置放大器要求高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲和低漂移；前置放大電路采用AD620作為主放大器，AD620是一款低功耗、高精度儀表放大器，利用外部電阻可以設(shè)置1～1000的放大倍數(shù)；輸入端首先采用由電容C1、C2和電阻R1、R2構(gòu)成的交流耦合電路來(lái)濾除電極極化電壓；前級(jí)采用并聯(lián)型差動(dòng)放大器，理想情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放大器的輸入阻抗為無(wú)窮大，共模抑制比也為無(wú)窮大；并聯(lián)差動(dòng)放大器主要由放大器A1、A2和電阻R3、R4、R5構(gòu)成，由于AD620內(nèi)部的射頻整流在高頻率下，效果不很好，因此增加一個(gè)射頻濾波器來(lái)完善電路，該部分主要由電阻R6、R7和電容C3、C4、C5構(gòu)成。最后信號(hào)送入主放大器AD620輸入端，R8、R9用于設(shè)置放大倍數(shù)。右腿驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)消除來(lái)自人體的共模信號(hào)干擾；右腿不是直接接地，而是接到輔助放大器的輸出端，從電阻R1、R2的公共端提取共模電壓，經(jīng)A3電壓跟隨器，再通過(guò)A4反向放大后，經(jīng)R12反饋到人體；R12的作用用于保證人體安全性，限制流入人體的電流大小。

如圖4所示，工頻陷波電路用于濾除腦電信號(hào)中混雜的工頻，腦電信號(hào)幅值很低，人體工頻干擾幅值比腦電信號(hào)要強(qiáng)的多，腦電信號(hào)很容易淹沒(méi)在工頻干擾中，因此必須加以濾除，工頻陷波電路采用Q值可調(diào)的雙T帶阻濾波器，雙T網(wǎng)絡(luò)由放大器A5、A6構(gòu)成，通過(guò)選擇合適的電阻R13、R14、R15、R17和電容C7、C8、C9及調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R16，使得中心頻率在50Hz左右。

如圖5所示，后級(jí)放大電路用于腦電信號(hào)的再次放大，為防止放大器倍數(shù)過(guò)大導(dǎo)致放大后圖形失真，采用了兩次放大；前級(jí)放大由放大器A7，電阻R18、R19和電容C11構(gòu)成；后級(jí)放大由放大器A8，電阻R20、R21和電容C12構(gòu)成；這兩級(jí)都是實(shí)用型反向放大器，在輸入端加入濾波電容C10，用于濾除前一級(jí)引入的漂移電流，限制帶寬，減小白噪。

如圖6所示，低通濾波電路用于濾除信號(hào)中的高頻噪聲，保留腦電頻段信號(hào)，采用兩級(jí)的巴特沃斯濾波器；腦電信號(hào)頻率在30Hz以下，把低通濾波器的截至頻率設(shè)定在40Hz左右；第一級(jí)由放大器A9，電阻R22、R23及電容C13、C14構(gòu)成，第二級(jí)由放大器A10，電阻R24、R25及電容C15、C16構(gòu)成。

其中，經(jīng)過(guò)濾波放大的腦電信號(hào)，是模擬信號(hào)，系統(tǒng)不能對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和處理，需要經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

如圖7所示，是A/D轉(zhuǎn)換電路，由于腦電信號(hào)為16路，如果采用并行傳輸，將占用大量端口，因此我們采用具有高速串行數(shù)據(jù)接口的AD977芯片，腦電信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換對(duì)采集速度要求不是很高，但是分辨率有較高要求，AD977是逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其轉(zhuǎn)換速率和分辨率介于并行比較型和調(diào)制型之間，其采集速度和分辨率很適合腦電信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換；AD977工作電壓5V，最高采樣速率200kS/s，提供三個(gè)模擬信號(hào)輸入端和一個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出端，內(nèi)部2.5V參考電壓可選，可以通過(guò)端口設(shè)置輸出數(shù)據(jù)格式(二進(jìn)制碼/二進(jìn)制補(bǔ)碼)，用于選擇外部時(shí)鐘/內(nèi)部時(shí)鐘，可由主控芯片控制其工作狀態(tài)。

其中，模擬信號(hào)通過(guò)阻抗匹配電阻R26輸入到AD977的R1in引腳，AD977的數(shù)字電壓端VDIG接工作電壓5V，R2in和R3in通過(guò)電阻R27、R28接地。AD977內(nèi)部參考電壓源溫度系數(shù)較大，不適合本設(shè)計(jì)要求，因此采用溫度系數(shù)較小的AD780作為外部參考電壓源；AD780的IN引腳接工作電壓5V，GND引腳與AD977的模擬地AGND1相連，TEMP引腳通過(guò)電容C17接地，輸出端OUT接入AD977的基準(zhǔn)電壓REF引腳；AD977的模擬電壓端VANA接電壓5V，緩沖輸出參考端CAP通過(guò)電容C23接地，并于R3in腳相連，模擬地AGND2接地；AD977工作狀態(tài)輸出端讀取/轉(zhuǎn)換控制端片選信號(hào)通過(guò)接線端P1接ARM芯片，數(shù)據(jù)輸出端DATA、串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘端DATACLK通過(guò)接線端P2接DSP芯片，輸出數(shù)據(jù)格式選擇端串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘模式選擇端低電平輸入端PWRD、級(jí)聯(lián)輸入端TAG、數(shù)字地DGND接地。

此外，該系統(tǒng)采用ARM+DSP的結(jié)構(gòu)，ARM是主處理器，負(fù)責(zé)運(yùn)行系統(tǒng)、控制輸入輸出及外設(shè)，DSP作為從處理器，負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算；ARM在控制、接口方面有突出優(yōu)勢(shì)，而DSP具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力；系統(tǒng)在工作中有大量的數(shù)據(jù)需要在ARM與DSP間交換，因此選用一種合適的數(shù)據(jù)通訊接口，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度和性能有較大影響。

電路原理圖，如圖8所示。HPI(Host Port Interface)主機(jī)接口是16位并行接口，是DSP提供給主處理器訪問(wèn)其內(nèi)存空間的通道，HPI通過(guò)EDMA控制器實(shí)現(xiàn)與DSP存儲(chǔ)空間的互聯(lián)，跟其他通信方式相比，HPI通信不會(huì)造成系統(tǒng)的額外軟硬件開(kāi)銷，因此不會(huì)打斷主程序的運(yùn)行，實(shí)時(shí)性好、傳輸量大，非常適合該系統(tǒng)中ARM與DSP的數(shù)據(jù)通信。

其中，HPI有三個(gè)寄存器，分別是控制寄存器(HPIC)、地址寄存器(HPIA)和數(shù)據(jù)寄存器(HPID)，HPIC用來(lái)存放主處理器對(duì)DSP控制信息的，HPIA存放主處理器訪問(wèn)DSP存儲(chǔ)空間的地址信息，HPID存放的是主處理器從DSP讀取或者向DSP寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。當(dāng)前被選中的寄存器由HCNTL0、HCNTL1引腳的信號(hào)確定，00表示主處理器對(duì)HPIC讀寫(xiě)操作，10表示主處理器對(duì)HPIA讀寫(xiě)操作，01表示主處理器以地址自增方式對(duì)HPID讀寫(xiě)操作，11表示主處理器以固定地址方式對(duì)HPID讀寫(xiě)操作。HCNTL0、HCNTL1的信號(hào)由ARM的地址線(LADDR2、LADDR3)提供。DSP內(nèi)部寄存器(HPIC、HPIA、HPID)均為32位，而HPI接口是16位，因此每次傳輸都是通過(guò)兩次完成，HHWIL用來(lái)確定當(dāng)前傳輸?shù)氖堑谝粋€(gè)半字還是第二個(gè)半字，0表示當(dāng)前傳輸?shù)氖堑谝粋€(gè)半字，1表示當(dāng)前傳輸?shù)氖堑诙€(gè)半字，該信號(hào)由ARM的地址線LADDR5提供；用來(lái)表示對(duì)寄存器是讀操作還是寫(xiě)操作，低電平時(shí)表示主控制器寫(xiě)相應(yīng)的寄存器，高電平時(shí)表示主控制器讀相應(yīng)的控制器，該信號(hào)由ARM的地址線LADDR4提供。HDS1、HDS2是讀/寫(xiě)選通信號(hào)，HCS是片選信號(hào)，這三個(gè)信號(hào)合成HSTROBE信號(hào)，運(yùn)算邏輯是NOT(HDS1XOR HDS2)AND HCS，即HCS有效并且HDS1、HDS2任意一個(gè)有效時(shí)，HSTROBE有效，HSTROBE是內(nèi)部選通信號(hào)，用來(lái)鎖存其他控制信號(hào)狀態(tài)。HCS、HDS1、HDS2信號(hào)分別由ARM的外部總線接口控制信號(hào)線nGCS1、nOE、nWE提供。為主處理器提供準(zhǔn)備就緒信號(hào)，1表示正在執(zhí)行HPI的訪問(wèn)，當(dāng)前的讀取操作不能執(zhí)行，處于等待狀態(tài)，0表示HPI準(zhǔn)備就緒，可以進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)操作，該引腳與主控制器nWAIT相連。HINT是DSP向主處理器發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)，主處理器響應(yīng)中斷后，開(kāi)始對(duì)DSP存儲(chǔ)空間進(jìn)行讀取，該引腳與主處理器EINT3相連。圖9和圖10是HPI接口寫(xiě)/讀流程圖。

觸摸屏電路，如圖11所示，液晶屏的1腳、2腳連接電源，液晶屏的3～28腳依次連接ARM的LCD數(shù)據(jù)總線VD[0:23]，液晶屏的29腳接地，液晶屏的30腳接ARM的LCD面板電源使能控制信號(hào)LCD_PWR，液晶屏的31腳接ARM的定時(shí)器輸出TOUT1，液晶屏的32腳接復(fù)位信號(hào)nRESET，液晶屏的33腳接ARM的VM交替行列電壓極性引腳，液晶屏的34腳接ARM的LCD幀信號(hào)引腳VFRAME，液晶屏的35腳接ARM的LCD行信號(hào)引腳，液晶屏的36腳接ARM的LCD時(shí)鐘信號(hào)VCLK，液晶屏的37腳、38腳、39腳、40腳接ARM的ADC輸入AIN4、AIN5、AIN6、AIN7，液晶屏的41腳接地。

USB接口電路，如圖12所示，由電阻和USB接口組成，其中電阻由第一電阻R29、第二電阻R30、第三電阻R31、第四電阻R32組成，ARM的USB host的DATA(-)接第一電阻R29的一端，第一電阻R29的另一端接USB接口的數(shù)據(jù)負(fù)線D-，同時(shí)經(jīng)過(guò)第三電阻R31接地，ARM的USB host的DATA(+)接第二電阻R30的一端，第二電阻R30的另一端接USB接口的數(shù)據(jù)正線D+，同時(shí)經(jīng)過(guò)第四電阻R32接地，USB接口的VBUS端接+5V，GND端接地。

ARM的NANDFLASH電路，如圖13所示，由電阻、電容和芯片U4組成，U4選用的是K9F1208。U4的就緒/忙輸出引腳接ARM的Nand flash準(zhǔn)備好/忙信號(hào)FRnB，同時(shí)通過(guò)第一電阻R33接電源，U4的設(shè)備選擇控制引腳接ARM的Nand flash芯片使能信號(hào)nFCE，U4的CLE腳輸入控制了發(fā)送到命令寄存器的命令，接ARM的命令鎖存使能信號(hào)CLE，U4的ALE腳輸入控制了地址發(fā)送到內(nèi)部地址寄存器中，配合nWE鎖存地址，接ARM的地址鎖存使能信號(hào)，U4寫(xiě)使能命令引腳接ARM的Nand flash寫(xiě)使能信號(hào)nFWE，U4的讀使能引腳接ARM的Nand flash讀使能信號(hào)nFRE，U4的輸入輸出引腳I/O[0:7]用來(lái)輸入命令、地址和輸入輸出數(shù)據(jù)，接ARM的數(shù)據(jù)總線DATA[0:7]。

最后，網(wǎng)絡(luò)接口電路，如圖14所示，由電阻、電容、晶振、芯片、網(wǎng)口組成。電阻由第一電阻R34、第二電阻R35、第三電阻R36、第四電阻R37、第五電阻R38、第六電阻R39、第七電阻R40、第八電阻R41、第九電阻R42、第十電阻R43、第十一電阻R44、第十二電阻R45組成，電容由第一電容C25、第二電容C26、第三電容C27、第四電容C28、第五電容C29組成，晶振X1，頻率為25MHz，芯片U5選用DM9000，網(wǎng)口是RJ45；U5處理器讀命令引腳IOR#接ARM的讀使能端nOE，U5處理器寫(xiě)命令引腳IOW#接ARM的寫(xiě)使能端new，U5芯片選擇引腳AEN接ARM的通用芯片選擇端nGCS[4]，U5處理器命令就緒引腳IOWAIT經(jīng)過(guò)第六電阻R39接3.3V，U5的DVDD引腳接電源，U5的數(shù)據(jù)地址復(fù)用總線SD[0:7]接ARM的數(shù)據(jù)總線DATA[0:7]，U5的硬件復(fù)位引腳RST接地，U5的25M晶振輸入輸出引腳X1_25M、X2_25M接晶振X1兩端，并通過(guò)第一電容C25和第二電容C26接地，U5的帶隙引腳BGRES經(jīng)過(guò)第五電阻R38接地，U5的物理層接收端正極RXI+接網(wǎng)口的數(shù)據(jù)接收正端RD+，U5的物理層接收端的負(fù)極RXI-接網(wǎng)口的數(shù)據(jù)接收負(fù)端RD-，U5的物理層發(fā)送端口正極TXO+接網(wǎng)口的數(shù)據(jù)發(fā)送正端TD+，U5的物理層發(fā)送端口的負(fù)極TXO-接網(wǎng)口的數(shù)據(jù)接收負(fù)端TD-，U5的帶寬選擇端SPEED100#經(jīng)過(guò)第三電阻R36接網(wǎng)口LED，U5的載波監(jiān)聽(tīng)檢測(cè)連接端LINK&ACT#連接網(wǎng)口LED，U5的電纜連接狀態(tài)顯示輸出端LINK_O通過(guò)第二電阻R35接網(wǎng)口LED，U5的喚醒信號(hào)端WAKEUP通過(guò)第一電阻R34接網(wǎng)口LED。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明具體實(shí)施僅限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。