基于FPGA的脑电信号采集与处理系统设计

"这篇硕士学位论文主要探讨了基于FPGA的脑电信号采集系统的设计，作者为侯俊钦，专业是计算机应用技术，导师为吴小培。论文详细阐述了脑电信号的获取、放大、采集、显示以及记录的软硬件设计，并分析了脑电信号的处理方法。" 在脑机接口（BCI）领域，脑电信号（EEG）作为一种微弱的生物电信号，是研究大脑活动的关键。脑电信号通常通过头皮上的电极获取，经过差动放大器放大，然后由专门的设备记录。论文的第一章深入介绍了脑电的基本概念、分类以及电极的安装和导联方式。 在设计策略上，论文第二章提出了将系统分为模拟和数字两个部分，模拟部分主要涉及信号调理，以应对微伏级别的脑电信号。这里，FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为核心，负责信号的采集、显示以及与上位机的通信。通过FPGA，可以灵活地实现数据处理和实时传输。 第三章集中讨论了放大电路的设计，针对脑电信号的微弱特性，采用了三级放大来满足采集需求。每级放大电路的增益计算和仿真验证确保了放大效果的准确性。 考虑到脑电信号易受干扰，第四章详细介绍了滤波技术。论文提出使用高通和低通滤波器去除信号范围外的噪声，同时应用陷波器消除50Hz工频干扰。通过理论计算和仿真，验证了滤波器设计的有效性。 第五章涉及信号隔离问题，采用光隔离电路防止后级电路对前级信号的干扰。反馈型光电隔离器的工作原理和调节方法在此得到详尽分析，同时介绍了箝位电路对负极性信号的极性转换。 第六章则聚焦于采集芯片的选择和FPGA的接口设计，讲解了如何利用FPGA控制信号采集，确保数据的准确无误。 最后，第七章在FPGA的基础上实现了数字滤波器的设计，这一设计允许对采集到的数字信号进行进一步的处理，以适应不同的分析需求。 整个论文详细展示了基于FPGA的脑电信号采集系统从硬件到软件的完整设计流程，为BCI领域的研究提供了重要的参考。