本文關(guān)鍵詞：基于混合型腦-機接口的護理床與家電集成控制系統(tǒng)研究、設(shè)計及實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 腦-機接口 混合型BCI SSVEP P300 集成控制系統(tǒng)

【摘要】：腦-機接口(Brain-computer interface,BCI)是建立在人腦和計算機或其他電子設(shè)備之間的直接交流和控制通道,整個過程沒有外周神經(jīng)和肌肉的參與�；加袊乐剡\動障礙的病人(如肌萎縮側(cè)索硬化、脊髓損傷等)可以通過BCI方式來實現(xiàn)對外部電子設(shè)備的控制。多項研究表明,混合型BCI相比單一腦電信號的BCI性能要好,如檢測準確率、速度等均有提高。通常,一種混合型BCI是由兩種或兩種以上的BCI組成。本文提出了一種基于混合型BCI的護理床與家電集成控制系統(tǒng)。具體地說,一個基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(Steady-State Visual Evoked Potential,SSVEP)和P300的異步腦電開關(guān)被用來打開/關(guān)閉集成控制系統(tǒng),而基于P300的BCI用來選擇護理床和家電的操作。這里,SSVEP和P300的結(jié)合是為了提高腦開關(guān)的性能,家電包括三盞電燈、一臺空調(diào)、以及一臺電視機。本文首先介紹研究內(nèi)容的相關(guān)背景知識和研究意義,并闡述BCI技術(shù)的相關(guān)理論知識�；赟SVEP的BCI和基于P300的BCI的理論研究為本系統(tǒng)的實現(xiàn)提供理論基礎(chǔ)。接下來,對本系統(tǒng)的硬件電路和軟件設(shè)計進行詳細介紹。在硬件電路設(shè)計方面,分別實現(xiàn)了以微控制器STM32F103為控制核心的主控制器、電燈控制器、空調(diào)控制器、以及電視機控制器。軟件設(shè)計方面主要包括用戶圖形界面、SSVEP和P300的檢測算法、控制命令發(fā)送、以及控制執(zhí)行程序,上位機與主控制器的通信是采用串口方式來實現(xiàn)的。最后,八名健康受試者被邀參加實驗1和實驗2驗證本系統(tǒng)的性能,其實驗結(jié)果說明了本系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在未來的工作中,我們將進一步完善空調(diào)和電視機的控制功能,擴展該系統(tǒng),實現(xiàn)對更多的家電控制,如電動窗簾、音樂播放器等的集成控制。我們還將本系統(tǒng)應(yīng)用于臥床的病人來進一步驗證系統(tǒng)有效性,根據(jù)病人的需要完善該系統(tǒng),并最終為病人服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：腦-機接口 混合型BCI SSVEP P300 集成控制系統(tǒng)
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TH789
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 護理床的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 腦-機接口的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 腦電信號研究11-13
• 1.3.1 腦電信號概述11-12
• 1.3.2 腦電信號的分類12-13
• 1.4 腦-機接口（BCI）介紹13-16
• 1.4.1 BCI系統(tǒng)的基本原理及結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4.2 BCI的分類及其特點15-16
• 1.5 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排16-18
• 第二章 基于SSVEP和P300的BCI研究18-29
• 2.1 SSVEP-BCI系統(tǒng)18-22
• 2.1.1 SSVEP信號概述18-19
• 2.1.2 SSVEP視覺刺激器19-20
• 2.1.3 基于MEC的頻率識別算法20-22
• 2.2 P300-BCI系統(tǒng)22-26
• 2.2.1 P300信號概述22-23
• 2.2.2 P300視覺誘發(fā)范式23-25
• 2.2.3 基于SVM的特征分類算法25-26
• 2.3 混合型BCI系統(tǒng)26-28
• 2.3.1 混合型BCI系統(tǒng)簡介26-27
• 2.3.2 本課題的混合型BCI系統(tǒng)簡述27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 系統(tǒng)概述及硬件電路設(shè)計29-46
• 3.1 系統(tǒng)概述29-30
• 3.2 處理器選型及介紹30-31
• 3.3 基礎(chǔ)電路模塊31-36
• 3.3.1 電源電路設(shè)計32-33
• 3.3.2 下載/調(diào)試接口設(shè)計33
• 3.3.3 復位電路設(shè)計33-34
• 3.3.4 時鐘電路設(shè)計34-35
• 3.3.5 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接口設(shè)計35-36
• 3.4 主控制器36-39
• 3.4.1 USB轉(zhuǎn)UART口通信電路設(shè)計36-38
• 3.4.2 護理床控制電路設(shè)計38-39
• 3.5 家電控制器39-44
• 3.5.1 電燈控制器電路設(shè)計40-42
• 3.5.2 空調(diào)控制器電路設(shè)計42-44
• 3.5.3 電視機控制器電路設(shè)計44
• 3.6 PCB設(shè)計總結(jié)44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計46-58
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡述46
• 4.2 上位機程序設(shè)計46-52
• 4.2.1 GUI模塊軟件設(shè)計47-49
• 4.2.2 EEG數(shù)據(jù)處理算法49-51
• 4.2.3 控制命令發(fā)送51-52
• 4.3 基于STM32的程序設(shè)計52-57
• 4.3.1 主控器程序設(shè)計53-54
• 4.3.2 電燈控制器程序設(shè)計54-55
• 4.3.3 空調(diào)控制器程序設(shè)計55-56
• 4.3.4 電視機控制器程序設(shè)計56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)的實現(xiàn)及測試58-65
• 5.1 系統(tǒng)的控制機理58
• 5.2 EEG數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)58-59
• 5.3 實驗與結(jié)果59-64
• 5.3.1 實驗 1：護理床控制61-62
• 5.3.2 實驗 2：家電控制62-63
• 5.3.3 實驗結(jié)果分析及討論63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 總結(jié)65-66
• 展望66-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果72-73
• 致謝73-74
• 附件74

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本文編號：759719