基于ADS1298与WiFi的脑电信号采集与传输系统设计

本文设计并实现了一种体积小、接入方便、超低功耗的脑电信号采集与无线传输系统，选用MSP430系列单片机MSP430F5529作为主控制器，利用其自身的2个SPI模块分别对ADS1298，GS1011进行控制，实现脑电信号的高精度采集及远距离的WiFi无线传输。本系统具有可复用、便携、低功耗、高集成度的特点，适用于采集环境和条件经常变化的场合，具有较高的应用价值。 本文介绍的是一款基于ADS1298和WiFi的脑电信号采集与传输系统，该系统设计的主要目标是实现便携、低功耗、高精度的脑电信号无线传输。系统采用了MSP430系列单片机MSP430F5529作为核心处理器，利用其两个SPI接口分别控制ADS1298和GS1011，确保高效的数据采集和无线传输。 ADS1298是一款专为生物电位测量设计的高性能模拟前端芯片，具备8通道24位模数转换功能，能够提供高精度的脑电信号采集。它的优势在于集成度高，包含8路独立的程序可配置增益放大器（PGA）、24位ADC、右腿驱动电路以及电极检测功能，极大地简化了硬件设计，降低了功耗。在3V供电下，最大功耗仅为9.5mW，适合用于对功耗有严格要求的便携式设备。 信号调理电路由二阶无源低通滤波和限幅电路构成，低通截止频率设定为160Hz，有助于去除高频干扰，同时限制输入电压以保护系统。脑电信号的幅度通常在0.001到0.1mV之间，频率范围在0.5到40Hz，因此系统需要具有高共模抑制比和高输入阻抗，以抑制噪声和干扰。 MSP430F5529单片机是TI公司的低功耗微控制器，它负责控制整个系统，包括数据采集、分析和传输。此外，系统还包含了GS1011处理发送模块，该模块将数字化的脑电信号打包并采用WiFi协议进行远距离传输。GS1011是一款超低功耗的无线芯片，适用于实现高效的无线数据传输。 系统的技术指标包括8通道差分输入，每个通道的采样速率8KSPS，以及24位的ADC分辨率。这样的设计满足了对脑电信号高分辨率和高速率采集的需求，同时结合WiFi传输，实现了长距离、高速度的数据交换。 相较于传统的脑电信号采集设备，该系统由于采用无线传输，更便于在不同环境下使用，特别适合那些采集条件和环境变化频繁的应用场景。例如，可用于疲劳驾驶监测、脑机接口研究等领域。然而，现有的脑电信号采集系统往往存在体积大、功耗高等问题，而本文提出的解决方案成功地解决了这些问题，提升了便携性和实用性。 这款基于ADS1298和WiFi的脑电信号采集与传输系统结合了高精度采集和无线通信技术，实现了小巧、低功耗和高集成度的设计，为脑电信号的研究和应用提供了新的可能。其创新之处在于使用了高分辨率的ADS1298芯片减少对前置放大电路的依赖，以及利用GS1011芯片实现了高效无线传输，为未来的便携式医疗设备和无线生理信号监测提供了有价值的参考。