脑电波采集及无线传输
32导脑电图仪
32导脑电图仪一、软件系统功能1、中英文采集回放分析软件，可根据需求自由选择2、ECG滤波功能：在脑电图采集及回放时均可使用ECG滤波功能，并有自动和手动滤除功能，不需要调整灵敏度，滤波参数等（提供软件图片证明）3、肌电滤波：50RP肌电滤波功能,能快速滤除此之外由于病人紧张等引出的肌电干扰4、专用参考电极：平均参考法（AV）、Aav、顶参考法（Vx）、源参考法（SD）、系统参考（Org）、双A1→A2、 A1←A2、 A1←→A2、A1+A2等模式5、8导DSA：采集和回放时快速显示脑电的频率分布和振幅值趋势，可自定导联、振幅范围6、动态地形图;在采集过程中实时分析各部位振幅的变化，并以图形形式表现。
7、二维、三维地形图:三维电压地形图快速分析，显示尖刺波最早出现的部位和方向，病灶源定侧定位（提供软件图片证明）8、中文自动报告：病人信息与脑电共享数据库，可预置术语，快速选用，报告自动保存备份，一页A4纸完成波形、诊断、脑电及地形图测量数据等的打印。
▲9、波形局部放大和自动测量：对选择的波形进行局部放大和自动测量其波幅、时程、频率、波间期并计算其各项的平均值10、自动剪辑：可预置剪辑条件（包括目标、间隔、前后时间等），计算机自动对感兴趣部份脑电及其同步视频进行剪辑，并生成新文件。
11、数据可在任意计算机回放，不需要安装软件，并可编辑数据灵敏度，高频低频等参数▲12、视频窗口透明度可调：在记录回放过程中可调整视频窗口透明度，即可同时关注波形和视频，也可以避免视频窗口覆盖波形▲13、宽频分析软件，可自动提取分析高频振荡，也用于不同频段波形提取分析（软件功能截图证明）二、放大器技术参数▲1、放大器接口：采用USB接口或网线接口与主机连接，可升级至无线32或64通道2、放大器供电模式：数据传输与供电采用同一个接口，不需要独立供电3、放大器通道数≥32通道4、输入漏电流：< 5nA5、极化电压：±750mV6、输入阻抗：≥100MΩ7、峰峰值噪声：＜1.5μVp-p（频率范围0.53~120HZ）8、共模抑制比：＞100dB9、低频滤波范围：0.08-158 Hz10、高频滤波范围：15-300Hz ，分频斜率:-18dB/oct11、A/D转换：≥16bit12、采样频率：100、200、500、1000Hz可调。
脑电和神经信号的生理学分析
脑电和神经信号的生理学分析人类的大脑是一座复杂的器官，掌控着我们的思考、感知、行为和情绪等方面。
脑电和神经信号的生理学分析是研究大脑活动的重要方法。
本文将介绍脑电和神经信号的基本概念、采集方法以及其在生理学研究中的应用。
一、脑电信号的概念和特点脑电图（Electroencephalogram，简称EEG）是一种记录大脑电活动的技术。
脑电信号反映了大脑神经元的放电活动，是一种非侵入性的生理信号。
脑电信号具有以下几个特点：1. 时域特性：脑电信号是一种时间上连续的信号，可反映大脑电活动的快慢和波动情况。
2. 频域特性：通过对脑电信号进行傅里叶变换，可以将其分解为不同频率的成分。
常见的频带包括δ（0.5-4Hz）、θ（4-8Hz）、α（8-13Hz）、β（13-30Hz）和γ（30-100Hz）等。
3. 空间特性：脑电信号的波动在头皮上可以被同时监测到，但具有相对较低的空间分辨率。
二、脑电信号的采集方法脑电信号的采集通常通过电极放置在头皮表面来完成。
具体而言，需要按照国际10-20系统或10-10系统将电极放置在头皮上特定的位置，用导电胶粘贴固定。
为了减少噪音的干扰，通常还需要在电极周围涂抹一层导电胶。
采集脑电信号时，需要使用放大器对信号进行放大和滤波。
放大器可增加脑电信号的幅度，并且可以根据需要选择不同的滤波器来去除噪音和干扰，同时满足特定研究的要求。
三、脑电信号在生理学研究中的应用脑电信号在生理学研究中被广泛应用，可用于研究大脑的认知、情绪、睡眠和神经疾病等方面。
1. 认知功能：脑电信号可以被用来研究人类的注意力、记忆和学习等认知功能。
通过分析脑电信号的频谱特征，可以揭示与不同认知活动相关的脑电模式。
2. 情绪研究：脑电信号可以反映人类的情绪状态。
情绪诱发实验中，通过分析脑电信号的特征参数，可以了解不同情绪状态下大脑的活动模式。
3. 睡眠研究：脑电信号可以帮助研究者了解睡眠的结构和质量。
睡眠过程中的脑电变化可以被用来判断不同睡眠阶段和睡眠障碍。
脑电波网络系统的研究与实现
福
建
电
脑
２０ ０ ８年第 ２期
脑 电波 网络 系统 的研 究与 实现
侯 金 彪 ．王 文 ２ ３ ２ ） ５０ ３
【 摘
要 】 计算机 网络利 用电磁 波传输 数据 与信 号 ， ： 而脑电波也属于 电磁 波 ， 因此 通过举一反 三我 们会 自然 想到通过
（ － Ｉ ） ａ ８ １ Ｈ ） Ｂ １ － ０ ） ４ ７ Ｉ 、 （ — ３ ｚ 、 （ ４ ３ Ｈｚ 。 － ｚ ６波 ．频 率 为 每 秒 １ ３次 ，当 人 在 婴 儿 期 或 智 力 发 育 不 成 —
熟 、 年 人 在 极 度疲 劳 和 昏 睡 状态 下 ， 出 现这 种波 段 。 成 可 ０波 ． 率 为 每 秒 ４ ７次 ， 年 人 在 意 愿 受 到 挫 折 和 抑 郁 时 频 — 成 以及 精 神 病 患 者 这 种 波 极 为 显 著 。但 此 波 为 少 年 （０ １ ） １— ７岁 的 脑 电图 中 的 主要 成 分 。 ａ波 ． 率 为 每 秒 ８ １ 频 — ３次 ， 均 数 为 １ 平 ０次 左 右 ， 是 正 常 它 人 脑 电波 的基 本 节 律 ， 果 没 有 外 加 的刺 激 ， 频 率 是 相 当恒 定 如 其 的 。人 在 清 醒 、 静 并 闭 眼 时 该 节 律 最 为 明 显 ， 开 眼 睛 或 接 受 安 睁
１ 引 言 ．
２ 脑 电 波 介绍 ． 人 身 上都 有 磁 场 ， 人 思 考 的 时 候 ， 场 会 发 生 改 变 ． 成 但 磁 形
信 变＃ 源Ｆ 换牛 信 主 ｝ 爿信 道Ｆ ＝ 宿 ＝
种 生 物 电流 。 过 磁 场 而 形 成 的东 西 ， 们 把 它 定 位 为 ” 电 通 我 脑 波 ” 。 生 物 电 现象 是 生 命 活 动 的 基 本特 征 之 一 ．各 种 生 物 均 有 电 活 动 的 表 现 ， 如 鲸 鱼 ， 到 细 菌 ， 有 或 强 或 弱 的 生 物 电 。其 大 小 都 实 ． 文 细 胞 （ｅ１一 词 也 有 电 英 ｃｌ ） 脑 电波 活动 池 的含 义 ．无 数 的细 胞 就 相 当于 节 节微 型 的 小 电 池 ， 生 物 电 是 的 源 泉 人 体 也 同 样 广 泛 地 存 在 着 生 物 电现 象 ． 为 人 体 的各 个 组 因 织 器 官都 是 由细 胞 组 成 的 。对脑 来 说 ．脑 细胞 就 是 脑 内 一 个 个 ” 微 小 的发 电站 ” 。 图 １ 脑 电 波 活 动示 意 图 人 的 大脑 所 产 生 的 自发 的有 节 律 的神 经 电 活 动 ，其频 率 变 动 范 围在 每 秒 １３ — ０次 之 问 ， 划 分 为 四 个 波 段 ， ６ １ ３ ）０ 可 即 （－ Ｈｚ、
脑指纹——脑控武器原理的重中之重
脑指纹——脑控武器原理的重中之重脑指纹作为脑控武器原理中极为重要的一个，只有对脑指纹有了比较清晰的认识，才能更好地了解脑控犯罪分子的脑控罪行。
脑指纹也可称作脑纹、脑电波指纹以及脑电波特征码，脑控武器很多功能就是以脑指纹为基础的！下面就对脑指纹作进一步地探索！2016年6月20日的《研究时报》刊登过一篇题为《脑纹：身份识别明日之星》的文章，其中对“脑纹”有如下描述：““脑纹”是人脑产生的脑电波波形，作为人体独有的“身份”信息，“脑纹”识别将在特征提取和身份识别领域发挥重要作用。
”。
并且还指出：““脑纹”是基于特定脑电波信号的特征复合图。
“脑纹”识别技术主要依靠提取人脑在浏览识记特定信息时产生的脑电波信号，进行特征提取和身份识别。
作为人体独有的“身份”信息，“脑纹”未来将在身份识别领域发挥重要作用。
”然而，脑控武器所用到的脑指纹并不是脑电波波形那么简单，脑控武器所使用的脑指纹也并非仅用于身份识别！2018年6月1日的《解放军报》刊登过一篇题为《脑控武器：亦真亦幻有点“玄”》的文章，文中也有对于脑电波“指纹”的描述，原文内容如下：其实，脑控武器的手艺原理并不复杂。
人脑的各种活动都会发生相应的脑电波，殊不知脑电波也是人类的身份辨认特性——每个人的脑电波“指纹”都是独一无二的。
利用脑电波特性的唯一性，首先收罗人脑电波的特性码并存入电脑，之后通过专门的“翻译”软件解读其中的视觉、听觉、语言、情感等各种神经活动信号，事实上就已完成了“读心术”。
当需要向“大脑磁盘”写入信息时，只需对脑电波举行特定编码，就可以将信息直接植入大脑。
脑控武器在研制时，还牵扯到数据库中成千上万个脑电波样本的大数据分析，得到心理特征与脑电波形状的对应关系，就好比找到了打开“心灵之门”的钥匙。
之后，专业技术人员利用电磁波向人体发射特定的信号，脑控武器就可以悄无声息地改变人类的情绪状态，最终达到特定的军事目的。
而在题为《物理报告——脑电波》的文档中“脑电波的高度特同性”标题下有如下内容：每个人的脑电波特征码都是惟一的——脑电波指纹，因此，可以用于身份的鉴定。
MindSet意念耳机简介
NeuroSky MindSet意念耳机——— 让意念控制成为现实MindSet是美国NeuroSky公司推出的基于其先进的BCI（Brain-Computer Interface，脑机接口）技术的一款“意念耳机”。
MindSet可以对你的脑电波数据进行实时采集和分析，并将你当前的专注度水平、放松度水平等思维活动参数以无线方式发送到电脑、手机等智能设备上，从而可以方便地解读你当前的精神状态，也使得意念控制成为可能。
MindSet耳机佩戴简单、使用方便、安全舒适，可以广泛应用于游戏、玩具、娱乐、心理评测、心理治疗、教育培训、科学研究等多个领域。
解读你的精神状态脑电波是人类进行思维活动时产生的生物电信号，MindSet通过采用了ThinkGear™技术的智能芯片进行脑电波信号采集、滤波及放大，并通过NeuroSky eSense™专利算法进行数据分析，实时解读出使用者当前的精神状态。
eSense™对外输出“专注度”和“放松度”两种数字参数，其中“专注度”表示使用者当前对某一事物的专注程度，“放松度”表示使用者当前精神状态的放松程度。
便携的脑电波仪传统的脑电波采集需要在专用的实验室进行，被试者通常需要在脑部贴上若干电极或者佩戴专用的电极帽，同时实验室还需要配备专用的测量仪器进行数据测量和分析。
NeuroSky MindSet外形类似一个标准的立体声无线耳机，它采用了安全舒适的非侵入式干电极技术，在使用过程中，使用者只需要戴上耳机，并将耳机前臂的电极放置在前额即可进行脑电波信号的采集。
MindSet通过ThinkGear™技术实现了对脑电波信号的采集和分析。
MindSet 使得脑电波数据采集不再局限于实验室，只需要一台笔记本电脑或者一部智能手机，你就可以在任何地方实时观测到脑电波数据。
意念操控成为现实仅仅依靠意念你就可以在虚拟世界中控制物体的运动，这将是一种什么样的体验呢? 在《The Adventures of NeuroBoy （意念小子历险记）》这款游戏中，你可以进入NeuroBoy的世界，在这个虚拟世界里，你可以通过你的意念控制来展示你的超能力，实现你的“超人”梦想。
脑电信号资料
脑电信号
脑电信号是指大脑中神经元的电化学活动所产生的微弱电信号。
这些信号可以
通过头皮上的电极检测并记录下来，从而揭示出脑部活动的特征和模式。
脑电信号的研究在神经科学领域具有重要意义，可以帮助我们了解大脑在认知、情绪、运动等方面的功能。
脑电信号的产生
脑电信号主要源于大脑皮层中神经元的活动。
当神经元兴奋时，会产生电位变化，形成神经元间的电活动。
大量神经元的集体活动会形成脑电图信号，体现出特定的频率和幅度。
通过记录和分析这些信号，我们可以了解大脑在不同状态下的运作方式。
脑电信号的特征
脑电信号通常表现为不同频率范围内的波形活动，常见的波形包括α波、β波、θ波和δ波。
不同频率的波形反映了脑部在不同状态下的活动特征，如放松、注意力集中、睡眠等。
通过分析脑电信号的频谱特征，可以研究和诊断一系列神经系统疾病。
脑电信号的应用
脑电信号在医学诊断、神经科学研究和脑机接口技术等方面有广泛的应用。
在
医学领域，脑电图被用于诊断和监测癫痫、脑卒中、失眠等疾病。
在神经科学研究中，脑电信号可以帮助科学家研究大脑在不同认知任务下的活动模式。
而脑机接口技术则利用脑电信号实现大脑和外部设备的直接通信，为残疾人群提供了一种新的操控方式。
结语
脑电信号作为一种重要的神经信号，为我们研究和理解大脑的工作原理提供了
重要的手段。
通过记录和分析脑电信号，我们可以更深入地了解大脑在不同状态下的活动规律，并且为医学诊断、神经科学研究和人机交互等领域的发展提供有力支持。
随着技术的不断进步，脑电信号的研究将在未来展现出更加广阔的应用前景。
脑控技术原理
脑控技术原理
脑控技术原理：
1.信号捕捉：脑控技术通过穿戴在头部的感应捕捉器来识别大脑头皮电流
变化和血液流动信息，并将微弱的脑电波放大，以便后续的分析和使用。
2.信号解读：通过对大脑产生的神经信号进行捕捉和解码，脑控技术能够
解读出人脑的活动状态，如思考、感知、运动等。
这个过程涉及到了信号的解读，包括特征提取和分类识别。
3.指令转换：脑控系统的核心功能之一是将人的意图转换成机器控制的指
令。
这通常需要借助机器学习和其他人工智能技术，使得计算机系统能够理解并执行这些指令。
4.指令传输：一旦完成了指令的转换，接下来就需要将其传输给目标设备。
这一过程可能涉及到无线装置或者卫星通信等技术。
5.脑电波特征码：脑控技术还涉及到脑电波的特征码的概念，即每个人的
脑电波都具有独特的特征，这种特征可以用于身份识别和信息的远程传输。
6.脑控攻击：脑控技术还可能用于对人体进行攻击，这种攻击可能是通过
模拟生物的电性和磁性来进行的。
无线充电与脑控武器
无线充电与脑控武器无线充电对很多人来说并不陌生，脑控武器所使用的原理中也有一部分与无线充电是相通的，两者之间的联系其实并不复杂，下面就逐步地揭示两者之间的联系。
常见的无线充电方式主要有电磁感应式、磁共振式、电场耦合式以及无线电波式，而结合了共振原理的无线电波充电方式可以看作是无线电波式的特殊情况，因为，无线电波与接收电路的固有频率相同时接收电路中产生的感应电流最大！中国日报中文网2007年发布了一篇题为《“无线输电”技术获突破》的文章，文章提到找到了“抓住”电磁波的方法，即利用物理学的“共振”原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。
我们都知道，收音机能够调台是通过共振实现的，当电磁波的频率与收音机接收装置的固有频率相同时，在振荡电路中产生的感应电流最大，从而实现了无线电波的接收，所以，收音机接收无线电波也可以看作是接收电能，并且，这种接收电能的方式是通过共振实现的！利用共振原理传输电能的另一个事例是通过磁共振传输电能，百度百科对词条“磁耦合谐振式无线电能传输”的解释中说的很清楚，MCI-WPT（磁耦合感应式无线电能传输【Magnetically-Coupled Inductive Wireless Power Transfer】）与MCR-WPT（磁耦合谐振式无线电能传输【Magnetically-Coupled Resonant Wireless Power Transfer】）主要区别在于能量无线传输过程中是否发生强磁耦合谐振，并指出，强耦合谐振现象的发生依赖于谐振腔，谐振腔工作原理类似音叉共振，同等能量输入下，当激励频率为谐振腔固有频率时，谐振腔发生强磁耦合谐振，谐振腔内电流幅值是非谐振时的数倍，谐振腔周围磁场强度加强，于是通过强磁耦合谐振，磁耦合谐振式无线电能传输实现了在较大传输距离下传输无线电能并且效率极高。
以上介绍的是非生物电的情况，那么非生物电能否通过无线的方式向生物体的大脑传输，生物电是否也可以通过无线的方式在生物体间传输？答案是肯定的，因为脑控武器就可以实现向被控者的大脑传输非生物电，也可以实现监控者与被控者神经电脉冲的相互传输，并且使用的依然是共振原理！下面从脑电波共振和标量波共振两方面分别作以简要介绍：一、利用大脑共振实施脑控大脑神经电脉冲会伴生脑电波，大脑共振其实也是脑电波共振，而且并不是两个一模一样的大脑产生了共振，而是通过调谐将要发射的图片、声音等信号调谐到目标特定思维活动（如看、听等特定思维活动）的脑电波的共振频率，然后将信号放大后发射（信号放大，一般的都先把信号转变为电信号，然后对电信号进行放大），就可以向目标的大脑内发送相应的信息；另外一种解释是，将要发射的信号调谐到目标特定大脑区域的固有频率（共振频率），这时，信号的频率和目标特定大脑区域的固有频率相同，就可以通过共振向目标特定大脑区域施加信息。
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脑电波采集及无线传输摘要无线可穿戴干电极脑电帽与驾驶员警觉度监测系统，即要求设计开发针对驾驶员的便携式无线可穿戴干电极脑电帽，保证在驾驶状态下，能便捷、稳定、长时间地采集驾驶员的脑电信号，最终为航天、航空和汽车等领域提供精确的警觉度实时监测和预警技术。
本课题是脑电信号无线传输子系统。
它要求设计实现低功耗、高可靠性、高稳定性嵌入式多通道高分辨率脑电信号处理与传输电路，将前端放大电路输出的信号进行 A/D 转换后，进行信号处理，然后进行无线传输，分别输出到主机（数据训练阶段）和嵌入式移动终端（实时预警阶段）。
本系统将ADC 的转换结果先输出到CPLD 中暂存，再输出到MCU 中。
在分析了系统设计指标并确定关键技术之后，开始设计嵌入式系统框架。
在本系统中，MCU 输出ADC的时钟输入以及其他控制信号，由此控制ADC 进行数据采集与转换；ADC将转换后的串行数据输出到CPLD中暂存；CPLD将从ADC得到的串行数据转换成并行数据后，通过 4-1 多路复用器发送到 MCU；最后，MCU 将数据输送到蓝牙模块，通过它将数据无线发出。
关键词：脑电波，嵌入式系统，ARM，CPLD,信号采集，无线传输第一章系统技术指标与性能要求在系统设计之前，必须明确系统的技术指标与性能要求，这些信息决定了系统方案的选择和软硬件的设计开发。
因此，为满足无线可穿戴干电极脑电帽与驾驶员警觉度监测系统的设计要求，本课题设计之初，对整个系统的结构进行了仔细的分析，并分别与前端脑电信号放大子系统、后端嵌入式移动终端的负责人进行了讨论和研究，对常用芯片的性能进行了调研1.1 系统技术指标本系统的设计指标如表 1-1 所示，由于在目前技术下，前端信号放大电路可以输出 8通道单端信号，因此这里采样通道数目必须与之保持一致。
1.2 系统性能要求 为了满足整个系统的设计要求，本系统还需具有如下性能：(1) 系统架构简单、低功耗、便于携带； (2) 较高的性价比；(3) 系统具有较高的可靠性和稳定性；(4) 留有备用接口，便于系统扩展和调试。
第二章 系统总体设计方案2.1 系统总体框架本系统总体框架如图2-1 所示：由图2-1 可知，MCU 输出ADC 的时钟输入以及其他控制信号，由此控制ADC 进行数据采集与转换；ADC 将转换后的串行数据暂存到 CPLD 中；CPLD 将串行数据转换成并行数据后，通过 4-1 多路复用器将数据发送到 MCU ；最后，MCU通过蓝牙模块，将数据无线发出。
各个模块间的连接方法将在第三章硬件电路设计中分模块详细阐述。
将ADC 的转换结果暂存到CPLD 中是为了减轻 MCU 与 ADC 接口上的负担，进而减少 MCU在该接口上的处理时间。
系统数据流图见图2-2 所示。
2.2 硬件器件选择系统总体框架设计完成后，开始选择硬件器件。
硬件器件选择应满足表 1-1 中的统功能性需求指标，它主要包括：ADC、CPLD、 MCU、蓝牙模块、电压转换芯片、接口插件、电容电阻等。
这里只介绍主要硬件器件的选择：(1) ADC选型：ADS8344 是 TI 公司生产的８通道、16 位、高精度、低功耗 SAR-ADC(Successive Approximation-Analog Digital Converter，逐次逼近型模数转换器)，采样速率高达100KHz。
由于所需采样率 500Hz(见表 1-1)远低于选用芯片的最高采样率，因此可以通过多个模拟通道切换实现采样，这一方面降低了系统功耗，另一方面降低了设计成本。
ADS8344 满足系统多通道、高精度、低功耗采集数据的要求，因此选用此款芯片。
为了能够处理各种前端放大电路（不同的信号电压和动态范围要求）的输出信号，选用外部参考电压元器件，这样能够根据需求直接改变ADC 的输入满量程电压值。
另外，现在前端系统只有8路单端信号，用 1个 8（单端）通道/4（差分）通道的ADC芯片即可。
但是随着系统的改进，前端系统可能提供 8 路差分信号，因此，为了满足 8 个通道的数据采样，选用 4 个 8（单端）通道/4（差分）通道的 ADC 芯片，为系统的改进与扩展留有余地。
(2) CPLD选型：Altera 公司的 MAXII系列CPLD是有史以来功耗和成本最低的CPLD。
本系统选用MAXII系列的EPM240，它功耗低、价格低、速率快、面积小（100-pin TQPF封装），满足系统设计的各方面要求。
该芯片有 240 个逻辑单元，满足所需要的逻辑电路设计，通过逻辑设计综合得到的结果，整个芯片的资源占用率为55%，为今后功能扩展留有余地。
(3) MCU选型：考虑到功耗问题，使用ARM处理器，在保证计算能力的条件下尽量减少功耗。
本系统选用 NXP 公司的 LPC2144 型 ARM 微处理器。
LPC2144 采用超小 LQFP64 封装，功耗很低，因此特别适用于访问控制和 POS 机等小型应用中。
它的最大工作频率为260MHz。
它内置2个 UART、2个高速I C总线(400 Kbit/s)、SPI、具有缓冲作用和数据长度可变功能的 SSP，以及 2 个 10 位 ADC、10 位 DAC、和多达 9 个边沿或电平触发的外部中断管脚，使它特别适用于工业控制和医疗系统。
基于这一处理器能够尽量减少外部控制器的数量，提高了系统可靠性并降低了成本。
(4) 蓝牙模块选型：为了简化设计并降低系统功率，选用市场上成熟的蓝牙传输模块。
本系统选用重庆金瓯公司的蓝牙内嵌模块 BTM0704C2P。
这一模块由于内部带有蓝牙协议控制软件，大大简化了单片机的软件设计难度。
此芯片具有标准 UART 接口，具有自动节能模式，支持低功耗工作模式/高速工作模式，支持多种波特率（1.2k、2.4k、4.8k、9.6k、19.2k、38.4k、57.6k、115.2k、230.4k、460.8k、921.6k、1.384Mbps），有效通信距离为10米，满足系统设计的各方面要求。
(5) 电压转换芯片的选择：系统采用直流+5V 电源供电，而 ARM、CPLD、蓝牙模块等芯片均需采用+3.3V 直流电源，因此选用SPX1117M-3.3作为电压转化芯片。
它是Sipex公司生产的LDO（low dropout regulator，低压差线性稳压器）芯片，其特点为输出电流大，输出电压精度高，稳定性高。
SPX1117 系列LDO 芯片输出电流可达 800mA，输出电压的精度在±1%以内，还具有电流限制和热保护功能，广泛应用在手持式仪表、数字家电、工业控制等领域。
虽然 LDO 在特定的供电电压下，效率不及 DC-DC 变换器，但这一设计能够简化电路结构、提高可靠性并降低设计成本。
第三章硬件电路设计在选择好硬件器件并设计完成系统总体框架后，开始根据器件的性能和系统要求进行电路设计。
本章分电源、ADC、CPLD、微处理器子系统、无线通信电路和其它电路共六个模块对电路设计进行介绍。
3.1 电源电路设计本系统采用+5V 直流电源供电，通过 SPX1117M-3.3 实现电平转换，将电压转换为+3.3V。
系统电源电路见图3-1。
SPX1117M-3.3 使用时，其输出端需要一个至少 10uF 的钽电容来改善瞬态响应和稳定性。
为了降低噪声和出错几率，ADC 的供电电源、ARM 与其他芯片的数字电源、ARM 的模拟电源三者应进行隔离。
因此，电源电路中设计有三路电源。
其中，3V3A1为ADC提供供电电压；3V3D 为ARM、CPLD、蓝牙等其他芯片提供供电电压；3V3A 为 ARM 提供模拟 3.3V端口电压，同时也为ARM内部的ADC转换器提供参考电压。
二极管D5用于限制电源的导通方向，经过C22、C23（或C28、C29）滤波，然后通过SPX1117M-3.3将电源稳压至3.3V。
电感L1和 L2实现三个电源之间的隔离。
另外，将各个电源的地线通过电感L3、L4和L5与总电源地线连接，降低各电源之间的噪声干扰。
当电源接通时发光二极管D6亮红光。
3.2 ADC模块电路设计3.2.1 ADS8344工作原理ADS8344主要由多路转换开关、采样／保持器、参考电压、ADC转换器、比较器、控制逻辑电路和逐次逼近寄存器（SAR）等部分组成。
3.2.2 输入模式切换D in端输入提供了用于输入模式切换及通道选择的控制字A2、A1、A0、SGL/DIF（详见控制字部分）。
当SGL/DIF为高电平时，芯片处于八通道单端模式。
当转换器进入保持模式时，+IN 与-IN 端的电压差被内置电容检测到。
-IN 端的输入电压范围是-0.2V～1.25V，这使得+IN 端与-IN 端的共模电压能相互抵消。
+IN 端的输入电压范围是-0.2V～VDD+0.2V。
3.2.3 参考电压V ref的选择和设计ADC的外部输入参考电压V ref决定了模拟量输入的范围，当V ref确定之后，模拟量的输入必须在0～V ref之间。
必须注意的是，这里所说模拟量的输入是指图3-3中+IN端与-IN端之间的电压差。
ADS8344的输入参考电压V ref必须在100mV～+VCC之间。
本系统设计两种外部参考电压供电方案：（1）由电阻分压得到恒定的参考电压电路如图 3-5 所示，当前端输出信号稳定且在 VCC/2～VCC 之间时，采用此方案。
这时，将JP2连接即可。
（2）LPC2144芯片内有一个DAC，能够通过P0.25/AOUT 口输出可控的模拟量。
此方案就是将P0.25/AOUT 的输出UVref作为ADS8344的参考电压，这样参考电压可控，能够满足前端放大电路不同的信号电压和动态范围要求，提高了系统的可适用性。
为了增大 UVref 的电流驱动能力，将 UVref 通过运算放大器LM358 放大后再接到 ADS8344的 Vref端。
当选用此方案时，将JP1连接即可，如图3-6所示。
这一设计的的主要目的是通过 ARM 输出可变电压实现有限的AGC （Automatic Gain Control，自动增益控制）功能，调整量化后的数据动态范围，为后续处理提供有效的测量，也为前端的放大电路设计提供额外的可调参数。
3.2.4 ADC模块外围电路结构ADC与CPLD、ARM的连接框图如下图所示。
由图3-7可知，ARM通过SSP口与ADC通信，控制ADC进行数据采集与转换；ADC将转换后的串行数据输出到CPLD中暂存,并将芯片当前的状态告知CPLD。
为了尽量减小各通道采集数据的时差，本系统中四个ADC 将同步并行采集数据，因此其片选端CS、串口、掉电控制位SHDN以及参考电压连接到ARM中同一端口，而其转换结果输出Dout和芯片状态输出BUSY则分别连到CPLD中的不同管脚。