一種高精度單芯片腦機(jī)接口電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于腦電信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，可應(yīng)用于腦機(jī)接口(BCI)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]腦機(jī)接口(BCI)是研究腦電波的重要手段，由于腦電波電壓非常微弱，加上人體阻抗的特殊性，外界和電路內(nèi)部干擾等因數(shù)，傳統(tǒng)的腦電波采集系統(tǒng)需要通過(guò)非常復(fù)雜的前置放大電路、多級(jí)放大電路、濾波電路、共模電壓偏置電路、陷波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等組成，往往放大倍數(shù)在6萬(wàn)倍以上才能提供給A/D采樣芯片，由于對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)要求特別嚴(yán)格，需要豐富的電路調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。腦波信心常常淹沒(méi)在強(qiáng)大的背景噪聲中，檢測(cè)電路需要具有高輸入阻抗、高共模抑制比、高增益、低噪聲、低溫漂、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)方案中大量采用了運(yùn)算放大器，對(duì)電路板制作提出很高要求，實(shí)際應(yīng)用中性能往往難以達(dá)到預(yù)期效果O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種高精度單芯片腦機(jī)接口電路，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0004]—種高精度單芯片腦機(jī)接口電路，包含電極接口、集成腦電波采集芯片、單片機(jī)、藍(lán)牙通訊模塊、電源模塊。
[0005]所述的高精度單芯片腦機(jī)接口電路，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述電極接口與集成腦電波采集芯片連接，分別是采集電極、參考電極、偏置驅(qū)動(dòng)輸出電極和屏蔽接口，電極接口所有引腳與ESD保護(hù)二極管陣列芯片TPD4E001連接，防止靜電對(duì)該高精度單芯片腦機(jī)接口電路的危害。
[0006]所述的高精度單芯片腦機(jī)接口電路，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述集成腦電波采集芯片采用了 ADS1299專業(yè)腦波采集芯片，該芯片內(nèi)置前置放大電路、右腿驅(qū)動(dòng)偏置電路和24位A/D轉(zhuǎn)換器，其與電極接口及單片機(jī)連接，單片機(jī)用來(lái)配置ADS1299內(nèi)部寄存器設(shè)置右腿驅(qū)動(dòng)偏置電路、多路采集通道選擇以及讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù).
[0007]所述的高精度單芯片腦機(jī)接口電路，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述單片機(jī)型號(hào)為8位低功耗單片機(jī)AT90S2313-4PI，其分別與集成腦電波采集芯片及藍(lán)牙模塊連接，通過(guò)SPI通信控制并讀取ADS1299A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，最后將數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給藍(lán)牙模塊。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:大大簡(jiǎn)化了前端電路設(shè)計(jì)，無(wú)需外置的前置放大電路和后級(jí)放大電路，電路結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，采集電路具有高直流輸入阻抗和高共模抑制比的特點(diǎn)，無(wú)需外置右腿偏置驅(qū)動(dòng)電路，抗干擾能力強(qiáng)，采集精度高、誤差小。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的核心電路原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型僅僅是對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本實(shí)用新型的范圍有任何限制。
[0012]實(shí)施例1
[0013]如圖1所示，一種高精度單芯片腦機(jī)接口電路，包含電極接口、集成腦電波采集芯片、單片機(jī)、藍(lán)牙通訊模塊、電源模塊。
[0014]所述的電極接口與集成腦電波采集芯片連接；所述的集成腦電波采集芯片與電極接口和單片機(jī)連接；所述的單片機(jī)與集成腦電波采集芯片和藍(lán)牙模塊連接連接；所述的藍(lán)牙模塊與單片機(jī)連接；所述的電源模塊為集成腦電波采集芯片、單片機(jī)和藍(lán)牙通訊模塊提供工作電源。
[0015]如圖2所示，為本實(shí)用新型的核心電路原理圖。包含芯片U1，芯片U3，芯片U4，芯片U5，藍(lán)牙模塊U2，接口座JPl和其它輔助電子元件。其中Ul為ESD保護(hù)二極管陣列芯片TPD4E001, U3為腦電波專業(yè)采集芯片ADS1299，U4為高精度低溫漂運(yùn)算放大器0PA376，U5為低功耗單片機(jī)AT90S2313-4PI。Ul的引腳I與接口座JPl的引腳I連接，用于與偏置驅(qū)動(dòng)輸出電極連接，Ul的引腳2與接口座JPl的引腳2連接，用于與參考電極連接，Ul的引腳4與接口座JPl的引腳5連接，用于與采集電極連接；U3的引腳61和63為內(nèi)置右腿偏置驅(qū)動(dòng)輸出接口，與電阻Rl和電容Cl共同構(gòu)成右腿偏置驅(qū)動(dòng)電路，抑制腦電波中的共模噪聲；U4的引腳3與貼在人腦前額中心的采集電極連接，用于采集腦電波低頻信號(hào)；U3的引腳17與U4的引腳7連接，可抑制內(nèi)部放大電路共模噪聲；U4的引腳I為屏蔽接點(diǎn)，與JPl上外接的采集電極的屏蔽層和參考電極的屏蔽層連接；U5的引腳12、13、14、15、16、17、18分別與U3的引腳38、35、36、34、43、39連接，用來(lái)控制ADS1299內(nèi)部偏置電路、多路通道采集選擇和模數(shù)轉(zhuǎn)換；藍(lán)牙模塊U8與單片機(jī)Ul的引腳2和3連接，通過(guò)無(wú)線通信方式向上位機(jī)發(fā)送腦電波數(shù)據(jù)，這樣可以排除50Hz的低頻干擾信號(hào)，省去非常復(fù)雜陷波器等濾波電路。
[0016]以上所述，僅以本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可想輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之類。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)力要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度單芯片腦機(jī)接口電路，包含電極接口、集成腦電波采集芯片、單片機(jī)、藍(lán)牙通訊模塊、電源模塊；所述的電極接口與集成腦電波采集芯片連接；所述的集成腦電波采集芯片與電極接口和單片機(jī)連接；所述的單片機(jī)與集成腦電波采集芯片和藍(lán)牙模塊連接連接；所述的藍(lán)牙模塊與單片機(jī)連接；所述的電源模塊為集成腦電波采集芯片、單片機(jī)和藍(lán)牙通訊模塊提供工作電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度單芯片腦機(jī)接口電路，其特征在于:所述的集成腦電波采集芯片型號(hào)為ADS1299。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度單芯片腦機(jī)接口電路，其特征在于:所述的單片機(jī)型號(hào)為 AT90S2313-4PI。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于腦電信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種高精度單芯片腦機(jī)接口電路，包含電極接口、集成腦電波采集芯片、單片機(jī)、藍(lán)牙通訊模塊、電源模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：大大簡(jiǎn)化了前端電路設(shè)計(jì)，無(wú)需外置的前置放大電路和后級(jí)放大電路，電路結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，采集電路具有高直流輸入阻抗和高共模抑制比的特點(diǎn)，無(wú)需外置右腿偏置驅(qū)動(dòng)電路，抗干擾能力強(qiáng)，采集精度高、誤差小。
【IPC分類】A61B5/0476
【公開(kāi)號(hào)】CN204797833
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520284112
【發(fā)明人】楊進(jìn)
【申請(qǐng)人】南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日