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基于ADS1298与WiFi的脑电信号采集与传输系统设计

作者:时间:2013-06-19来源:网络收藏

1.3 信号采集模块
信号采集模块由信号调理电路和组成。图2为信号调理电路,该部分由二阶无源低通滤波和限幅电路组成,起到消除高频干扰和过压保护的作用。其中低通截止频率为160 Hz,可通过电压幅值范围为±700 mV。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/192777.htm

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芯片是TI公司设计的专门用于生物电位测量的低功耗、8通道、24位模拟前端。与普通的模/数转换芯片相比,更多的优势在于其便携性、紧凑性、低功耗性。该芯片的集成特性包括8路独立的PGA和24 b ADC,右腿驱动电路以及电极检测等,这些功能极大地方便了和心电信号等生理信号采集系统的设计,使其所占用的组件数量与电路板尺寸比分立器件相比要降低95%,功耗也比分立器件降低95%左有,3 V供电时其最大功耗仅为9.5 mW。
ADS1298主要特性为:
(1)8个低噪音PGA和8个高分辨率ADC;
(2)采样频率为250 SPS~32 KSPS;
(3)可编程增益:1,2,3,4,6,8或者12;
(4)低功耗:每通道0.75 mW;
(5)串行外设接口(SPI)-兼容串口;
(6)内置右腿驱动放大器,检测,WCT,PACE检测,测试信号。
ADS1298的主要功能是通过控制其内部寄存器来实现的,如信号输入模式、采样速率、放大倍数等。在本系统中,ADS1298通过SPI与外部处理器进行通信,实现数据的同步收发。ADS1298的参考电压可设置为2.4 V或4 V,因为它的分辨率为24 b,所以最低可分辨的电压分别为0.286μF、0.477μF。而的幅度一般为0.001~0.1 mV,所以在信号进入ADS1298之前不需要再经过放大处理,其自带的放大模块就能满足要求,这样就大大简化了信号调理电路,极大地缩小了整体信号采集电路的面积和体积。
1.4 MSP430主控制模块
系统选用MSP430F5529系列单片机作为主控制器。MSP430F5529具有比较丰富的片内外设,各个模块运行完全是独立的,包括定时器、输入/输出端口、看门狗、UART等都可以在主CPU休眠的状态下独立运行。
MSP430F5529含有2个通用串行通信接口(USCI)模块,支持多种串行通信模式,如UART,IrDA,SPI,I2C。在本系统中,MSP430F5529利用SPI对ADS1298及GS1011进行控制以及数据的传输,控制电路如图3所示。其中,MSP430工作于主模式下,ADS1298,GS1011均工作于从模式下。

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1.5 GS1011处理器模块
系统选用超低功耗片上系统GS1011作为的处理与发送模块。GS1011是美国GainSpan公司生产的一款高集成度,超低功耗无线SoC芯片,它包括一个无线802.11、媒体访问控制器(MAC)、基带处理器、片上闪存,SRAM和一个应用处理器,全部在单一封装内。GS1011芯片中包括2个32 b的ARM7处理器,其中一个为WLAN处理器(WLAN CPU)负责网络数据的WI-FI收发,另外一个为应用处理器(Application CPU),负责面向用户的应用程序设计。GS1011的芯片结构如图4所示。
GS1011芯片内部集成有2.45 GHz射频发射器,通信范围室内为50~70 m,室外大于200 m,射频功率为9 dBm。该射频发射器有2种不同的模式即内部功率放大器和外部功率放大器,考虑到能耗和总体设计的复杂性等方面,本设计运用内部功率放大器来驱动射频对RF信号进行发送,这样可以有效地减少无线通信对外部器件的需求量。

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关键词: 1298 WiFi ADS 脑电信号

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