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1、(10)授权公告号 CN 202589519 U (45)授权公告日 2012.12.12 CN 202589519 U *CN202589519U* (21)申请号 201220236238.0 (22)申请日 2012.05.23 A61B 5/0476(2006.01) A61B 5/0478(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (73)专利权人 上海海事大学 地址 200135 上海市浦东新区浦东大道 1550 号 (72)发明人 谢宏 熊美佳 杨文璐 董耀华 葛琪琪 (74)专利代理机构 上海天翔知识产权代理有限 公司 31224 代理人 孙景宜 (54) 实用。
2、新型名称 基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系 统 (57) 摘要 本实用新型公开了基于射频识别的穿戴式无 线脑电信号采集系统， 它包括数据采集单元、 数据 传输单元和数据处理单元， 所述数据采集单元包 括干电极、 放大滤波模块、 第一单片机， 数据传输 单元包括无线发送模块和无线接收模块， 数据处 理单元包括第二单片机和计算机 ； 第一单片机控 制干电极采集脑电波信号， 经放大滤波模块处理 后通过无线发送模块发送给第二单片机 ； 第二单 片机通过无线接收模块接受脑电波信号， 并传输 给计算机。本实用新型的有益效果在于 ： 体积小、 低成本、 低功耗、 便携可穿戴， 具有较完善的无线 传输功。
3、能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系统， 其特征在于， 它包括数据采集单元、 数据传输单元和数据处理单元 ； 所述数据采集单元包括干电极、 与干电极输出端连接的放大滤波模块、 第一单片机 ； 第 一单片机控制干电极采集脑电波信号， 经放大滤波模块处理后通过无线发送模块发送给第 二单片机 ； 所述数据传输单元包括无线发送模块和无线接收模块 ； 所述数据处理单元包括第二单片机和计算机， 。
4、第二单片机通过无线接收模块接受脑电 波信号， 并传输给计算机。 2. 根据权利要求 1 所述的基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系统， 其特征在 于， 所述第一单片机和无线发送模块、 第二单片机和无线接收模块之间通过 SPI 接口连接。 3. 根据权利要求 1 所述的基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系统， 其特征在 于， 所述干电极为微针式干电极。 权 利 要 求 书 CN 202589519 U 2 1/3 页 3 基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系统 技术领域 0001 本实用新型涉及及脑电信号采集技术领域， 特别是涉及一种基于射频识别的穿戴 式无线脑电信号采集系统。 背景技术 。
5、0002 脑电图是一种具有正弦波节律的波形， 它是头皮上两点间电位差随时间变化的曲 线。脑电图 (EEG) 应用到医学检测、 临床诊断以及新兴的脑 - 机接口领域。其中基于脑电 信号识别驾驶员警觉度状态已经成为一种研究热点， 驾驶员可穿戴式脑电信号采集装置是 其必要的保障。 0003 脑电信号采集系统主要由电极， 模 / 数转换模块、 微控制器和数据传输等部分构 成。 传统的脑电采集技术通常采用湿电极， 人力， 物力， 时间花费较多， 导电介质的使用增加 了实验的不确定性。微控制器一般采用以下几类 ： 普通单片机， DSP 数字信号处理芯片， ARM 或者 FPGA。ARM,DSP 和 FPG。
6、A 芯片成本高功耗大。数据传输部分采用有线传输， 限制了使用 环境， 不便利 ； 或者有的采用蓝牙技术进行无线传输成本较高， 适宜近距离传输。 0004 现有的国外的脑电采集设备中比较成熟的产品开发成本较高， 难以在国内推广， 而国内在这方面的研究起步较晚， 技术不够成熟。 实用新型内容 0005 本实用新型的目的在于提供一种基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系统， 通过采用便携式的结构设计和无线通讯模块， 克服了传统技术中的不足， 从而实现本实用 新型的目的。 0006 本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现 ： 0007 基于射频识别的穿戴式无线脑电信号采集系统， 其特征在。
7、于， 它包括数据采集单 元、 数据传输单元和数据处理单元 ； 0008 所述数据采集单元包括干电极、 与干电极输出端连接的放大滤波模块、 第一单片 机 ； 第一单片机控制干电极采集脑电波信号， 经放大滤波模块处理后通过无线发送模块发 送给第二单片机 ； 0009 所述数据传输单元包括无线发送模块和无线接收模块 ； 0010 所述数据处理单元包括第二单片机和计算机， 第二单片机通过无线接收模块接受 脑电波信号， 并传输给计算机。 0011 在本实用新型的一个实施例中， 所述第一单片机和无线发送模块、 第二单片机和 无线接收模块之间通过 SPI 接口连接。 0012 在本实用新型的一个实施例中， 。
8、所述干电极为微针式干电极。 0013 本实用新型的有益效果在于 ： 体积小、 低成本、 低功耗、 便携可穿戴， 具有较完善的 无线传输功能。 说 明 书 CN 202589519 U 3 2/3 页 4 附图说明 0014 图 1 为本实用新型所述的穿戴式无线脑电信号采集系统的框图。 0015 图 2 为本实用新型所述的穿戴式无线脑电信号采集系统的多设备示意图。 0016 图 3 为本实用新型所述的放大滤波模块的工作示意图。 具体实施方式 0017 为使本实用新型实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面 结合具体实施方式， 进一步阐述本实用新型。 0018 如图 1、 。
9、图 2 和图 3 所示， 本实用新型所述的基于射频识别的穿戴式无线脑电信号 采集系统， 主要由以下功能部件组成 ： 0019 干电极 ： 贴附在头皮表面， 记录脑电波， 并将信号传递给放大滤波模块。 0020 放大滤波模块 ： 将电极记录的脑电信号进行放大、 滤波， 并进行 A/D 转换。 0021 第一单片机 ： 直接控制采集模块， 对脑电信号进行采集并将数据打包向上级传输。 0022 通信模块 ： 包括无线发送模块与无线接收模块， 用于采集模块与接收模块之间进 行无线通信。 0023 第二单片机 ： 通过无线模块接收脑电数据， 将脑电数据通过串口上传到计算机。 0024 计算机 ： 使用 。
10、Visual C+6.0 编写的上位机， 用于人机交互， 用来发送人的命令和 显示、 存储采集到的脑电波数据。 0025 脑电波信号采集系统的硬件设计 : 0026 干电极 ： 本项目采用可以与皮肤稳定接触的采用流行的微针式干电极。 0027 放大电路 ： 本系统脑电信号放大电路包括前置放大电路、 高通滤波电路、 后级放大 电路和低通滤波电路等几部分。 0028 电源电路 ： 考虑到便携性， 使用寿命以及电压稳定问题采用 9v 锂电池供电。 0029 A/D 转换 ： EEG 信号频率在 100Hz 以内， 因此本系统采用 200Hz 的采样率。 0030 5. 串口通信 ： RS-232 串。
11、行通信比较简单实用， 降低开发成本。 0031 6.6.CC2500 无线接受 / 发送模块 , ： CC2500 是一款低成本射频系统级芯片， 体积 小、 功耗少、 外围元件少。CC2500 模块通过标准的 SPI 接口与 MSP430 单片机相连， SI、 SO 为 CC2500 的数据输入输出端口， SCLK 作为数据传输的同步时钟， CSn 为片选信号， 低电平芯片 工作 ； 还有 2 个通用输出口 GDO0 和 GDO2 来辅助 CC2500 实现无线通信功能。 0032 脑电波信号采集系统的软件设计 ： 0033 本系统软件包括 ： A/D 转换程序， 无线发射程序， 无线接收程序。
12、和 PC 端串口通信程 序。本课题脑电信号采集系统采用语言作为编程语言， 开发软件使用 IAR 公司的集成开 发环境 IAR Embedded Workbench 嵌入式工作台以及调试器 C SPY。 0034 采集端的单片机完成两项任务 ： 控制 A/D 转换， 采集脑电数据 ； 将脑电数据通过无 线模块发送。程序包括两大部分 ： 主程序、 定时器 Timer_A 的中断服务程序。主程序完成系 统初始化后， 进入LMP3低功耗模式， 等待射频模块GDO0产生中断， 当中断产生后， 开始采集 数据， 并存入缓冲区， 当缓冲区已满， 即16通道都采完时， 将16通道的数据通过射频模块一 起发送出。
13、去。定时器 Timer_A 每 5ms 中断一次， 在中断服务程序中先关闭 A/D 转换功能， 读 取前 8 通道采样值， 存入缓冲区 ； 然后设置模块开关切换到后 8 路模拟通道， 并开启 A/D 转 说 明 书 CN 202589519 U 4 3/3 页 5 换功能， 等待转换结束后， 读取采样值存入缓冲区， 同时设置采样完成标志， 设置模拟开关 切换回前 8 路模拟通道， 并开启 A/D 转换命令， 最后退出中断。 0035 接收端的单片机也有两项任务 ： 通过无线模块接收脑电数据 ； 将脑电数据通过串 口上传到上位机。接收端的程序也包括两部分 ： 主程序和串口中断服务子程序。主程序完。
14、 成系统初始化后， 进入 LMP3 低功耗模式等待串口的上位机命令， 当串口中断产生后， 进入 串口中断服务子程序， 根据上位机命令， 设置采集命令标志， 退出中断。 回到主程序中， 打开 射频模块将采集命令标志发送出去， 然后将射频模块设置为接收模式， 等待射频模块 GDO0 口的中断。当 GDO0 中断产生时， 通过 SPI 口读取采集数据， 并将数据通过串口上传到上位 机。 0036 串行通信编程 ： 串口程序负责建立上位机电脑与接收端单片机的联系， 将从单片 机 UART 口得到的数据通过串口传到电脑上以及从上位机串口得到命令。 0037 上位机电脑的应用程序 ： 在 VC6.0 环境。
15、下开发的， 主要完成对采集的脑电数据显 示， 也可以为以后是数据分析处理做准备。 0038 此外， 无线传输软件部分中加入防碰撞算法和多标签识别的功能 ： 这是以往脑电 信号采集设备没有谈及到的。 对于多套脑电信号采集设备同时工作时采用类似标签读写器 的处理方式来正确识别， 防止数据传输过程中出现冲撞和干扰 （其中脑电采集帽看做标签， 与计算机通信的无线接收模块看做读写器） 创造性得将电子标签的关键技术引入可穿戴式 脑电信号采集设备的识别与信息传输。 0039 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。 本行 业的技术人员应该了解， 本实用新型不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理， 在不脱离本实用新型精神和范围的前提下， 本实用新型还 会有各种变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 说 明 书 CN 202589519 U 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 202589519 U 6 。