0 导言
脑电信号EEG（Electroencephalogram） 是一种弱小的低频生理信号。它由脑部神经活动发生的自发性电位活动， 含有十分丰富的大脑活动信息， 经过对脑电信号进行记载，可为脑疾病的确诊供给数据剖析和依据。癫痫是由大脑反常放电引起的，是一种缓慢疾病和归纳病症，以脑部神经元过度放电所造成的的忽然呈现和时间短的中枢神经体系功用异常为特征[1]。现在经过脑电图查看发现的痫样放电，仍是癫痫病确诊和癫痫灶定位的首要客观依据。
因为受条件的约束， 人体癫痫脑电数据的样本搜集比较困难， 而且数据易受外界环境和患者运动的搅扰。现在一些便携式脑电收集仪的思路大多是收集的脑电信号经过前置扩大， 经过无线模块传输传递给PC 机， 在PC 机中进行处理与存储等作业， 而PC 机端多选用台式机在Windows 体系下运转。这种体系处理数据才能好、功用安稳、可长期记载。可是整个体系一般都需求外接电源， 体积比较巨大， 一般是放置在专业组织和医院中运用， 没有真实完结便携运用， 相对一些医疗资源缺乏的贫困山区， 这种难以便携移动的医疗设备导致这些区域的根本医疗需求无法得到满意。
因而， 怎样使脑电收集仪在运用时愈加灵敏和便利， 开端得到了广泛重视。规划一款体积小、功耗低、可以真实便携运用的脑电信号收集仪具有重要的实际意义和运用价值。
1 便携式脑电无线收集体系整体结构
本文提出依据STC12C5A60S2 单片机、无线芯片nRF24L01 、真彩液晶显现器TFT6448BS-5.7 的脑电信号无线收集体系。其间发送端的STC12C5A60S2 单片机担任数据收集与预处理， nRF24L01 模块担任数据收发传输， 接纳端STC12C5A60S2 单片机将接纳到的数据经过液晶显现器TFT6448BS – 5.7 进行波形显现。详细体系组成如图1 所示。依据便携式脑电收集体系的运用特色要求尽量地削减其体积和分量，完结真实的便携。
图1 体系功用框图
1.1 脑电信号的前端收集
因为人体脑电信号的首要频率规模为0.05~100Hz，起伏约为10~200μV，信号十分弱小。一起脑电信号中
一般稠浊有其他生物电信号，再加上50Hz的工频搅扰，使得脑电信号的丈量条件十分复杂。传统收集前端一般经过模仿抗混滤波器、多级扩大电路和波电路等来进步信号的信噪比，这会导致体系体积较大、操作不便利和功耗高级缺陷。为了精确地监测出有临床意义的脑电信号，本文选用参考文献中的办法，其前端收集模块选用TI公司的ADC1299芯片。
1.2 单片机操控模块
本体系的单片机操控模块包含发送端的单片机和接纳端单片机。发送端单片机须具有片内集成A/D转化器，接纳端的单片机须外接LCD。因而均选用功用强大的STC12C5A60S2单片机。该单片机是宏晶科技新一代的8051单片机，选用宏晶最新第六代加密技能的STC12C5A60S2系列单片机无法解密，具有很强的抗搅扰才能，内部集成有8路10位A/D转化器，该体系顶用到了A/D转化功用，使体系不需外加A/D转化芯片，一起，该单片机速度快，精度高。
STC12C5A60S2的ADC是逐次比较型ADC，通电后，脑电信号经过8导电极收集后经过电子开关操控进入发送端的单片机，确保一个时间只要一导信号进入。ADC输入通道与P1口复用，上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，不作为ADC运用的口可持续作为I/O口运用。单片机经过ADC将模仿信号转化为数字信号，一起操控无线模块将脑电的数字信号发送给接纳端的无线模块，进入到接纳端的单片机完结信号的实时显现及存储。
1.3 无线模块
本体系选用2.4GHz无线单片收发芯片nRF24L01，选用FSK调制，可以完结点对点或1对6的无线通信。无线通信速度可以到达2Mb/s。它体积小，功耗低，外设少，速率高，十分适合于无线传输运用体系。nRF24L01可以由SPI接口与微处理器衔接，经过这个接口完结设置和收发数据作业。STC12C5A60S2单片机集成了SPI操控器，可以十分便利地经过软件设置，只收到本机地址时才会输出数据，编程很便利。nRF24L01与单片机的衔接图如图2所示。
图2 STC12C5A60S2 与nRF24L01 的衔接图
1.4 显现部分
显现部分选用视域对角线为5.7英寸、分辨率为640×480的真彩液晶显现器TFT6448BS-5.7，此显现屏作业电压为3.3/5V，支撑256色。因为是专门针对单片机用户规划的，供给一个简略的高速8位总线与单片机衔接。此显现屏低功耗，规划轻浮亦能满意便携式要求。该体系的程序规划包含单片机程序、液晶显现屏驱动程序。发送端经过单片机进行A/D改换和无线传输，接纳端由单片机经过nRF24L01接纳数据，送至液晶显现器进行显现。
接纳端单片机接纳到脑电数据之后传送到液晶显现器进行显现，显现屏中每个点暗射显现存储器中的一个字节，显现屏上的X、Y坐标与显现存储器的地址一一对应。因而，只需输入X、Y坐标便可直接读写相应点数据，不必核算像素点在显现存储器中的地址。写入数据后X坐标主动加1，写满一行后主动换行，也可完结Y坐标主动加1。单片机与液晶显现屏的衔接如图3所示。
图3 单片机与TFT 液晶显现屏衔接图
2 体系软件规划
本体系由STC12C5A60S2单片机与nRF24L01无线收发芯片构成的发送端和接纳端组成。发送端经过单片机进行A/D改换和无线传输，接纳端经过nRF24L01接纳数据，再送至STC12C5A60S2单片机进行显现与剖析。无线模块nRF24L01一切装备作业都是经过SPI完结，共有30B的装备字。一般选用Enhanced Shock BurstTM收发形式，这种作业形式下，体系的程序编制会愈加简略，而且安稳性也会更高。Enhanced Shock BurstTM的装备字使nRF24L01可以处理射频协议，装备完结后，在nRF24L01作业的过程中，只需改动其最低一个字节中的内容就可以完结接纳形式和发送形式之间的切换。数据流程如图4所示。
图4 单片机程序流程图
3 定论
本文规划了一种依据单片机的体积小、简便、功耗低的脑电信号收集与无线传输体系。选用STC12C5A60S2 单片机作为主操控器， 使用其本身的2个SPI 模块分别对nRF24L01 、TFT6448BS -5.7 进行操控， 完结脑电信号的WiFi 无线传输和波形显现。本体系不需求选用PC 机， 操控和显现都用单片机来完结， 因为简单带着、高集成度的特色， 能为医疗资源缺乏的贫困山区的脑电疾病的确诊供给一套可行计划。
