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基于脑机接口的智能家居及电动轮椅控制系统的研究与实现，硕士学位论文，说明书共80页，37550字。
摘 要
脑机接口(Brain-computer interface，简称BCI）是一种没有肌肉与外周神经的参与，大脑与计算机或其他电子设备之间建立的直接交流通路。脑机接口能为患有严重瘫痪的病人（如中风、脊髓损伤等）提供一种与外界通信的新形式。其中，基于P300的脑机接口由于其识别准确率高、使用者无需训练等特点，在脑机接口应用方面有广泛的前景。
本文提出了一种基于脑机接口的智能家居及电动轮椅控制系统。本系统的设计方案如下：利用基于视觉诱发的P300脑机接口产生控制指令，来实现家电（如电视、电灯、空调）的控制；再结合轮椅的自动驾驶技术，实现脑机接口与轮椅的协调控制。再利用物联网技术，通过摄像头实现房间的视频监控，以及家电设备、轮椅的远程控制。瘫痪病人可以使用本系统控制房间中的电视、电灯、空调等家电设备，并且控制轮椅在房间中自由行驶。病人家属可以通过使用本系统中的物联网部分实现房间的视频监控，并且能够远程控制轮椅及各种家电设备，从而实现对病人的远程照看。
本文所做的主要工作如下：
首先，介绍了课题的研究背景及意义，以及本课题相关领域的研究现状。详细阐述了脑机接口系统的相关知识，着重对基于P300的脑机接口系统的研究进行说明，为本系统的实现提供理论依据。
其次，对本系统的硬件设计与软件设计进行详细描述。硬件设计方面，主要实现了以STM32F407控制芯片与无线芯片相结合的家电、轮椅控制系统。设计的控制器主要包括主控制器、电视控制器、电灯控制器、空调控制器、轮椅控制器。以CC3200模块、摄像头与无线芯片相结合的物联网控制系统。软件设计方面，主要包括脑电刺激界面程序、P300脑电处理算法、各类硬件控制器程序、远程控制上位机程序。
最后，在四川省康复医院对6名瘫痪病人进行了实验测试，并进行数据分析，其实验结果验证了本系统的实用性与可靠性，证明了本系统符合设计的初衷。
关键词：脑机接口；P300；智能家居；轮椅控制；物联网

目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 VI
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 脑机接口研究现状 1
1.2.2 智能家居及电动轮椅研究现状 2
1.2.3 脑机接口与智能家居及电动轮椅结合的现状 3
1.3 脑机接口介绍 4
1.3.1 脑电信号概述 4
1.3.2 脑机接口系统基本原理及结构 6
1.3.3 脑机接口系统的分类及其特点 8
1.3.4常见的EEG信号的脑机接口系统 9
1.4 本文研究内容及章节安排 11
第二章 基于P300的脑机接口系统研究 11
2.1 基于视觉诱发的P300脑机接口系统概述 11
2.2 基于P300脑机接口系统的应用范例 13
2.3 P300脑电信号的处理 14
2.3.1 预处理 14
2.3.2 特征提取 15
2.3.3 分类识别 16
2.4 本章总结 18
第三章 系统方案及系统硬件设计 19
3.1 系统框架及其功能概述 19
3.2 硬件模块选型分析 21
3.3 家居环境及电动轮椅控制器设计详述 22
3.3.1 基础电路模块 22
3.3.2 主控制器 26
3.3.3 轮椅控制器 28
3.3.4 电视及空调控制器 29
3.3.5 电灯控制器 32
3.4 摄像头监控及远程控制器设计详述 34
3.5 硬件设计经验总结 36
3.6 本章小结 37
第四章 系统软件设计 38
4.1 系统的操作流程介绍 38
4.2 脑机接口程序 39
4.2.1 刺激界面程序 39
4.2.2 P300脑电处理算法 41
4.3 家居环境及电动轮椅控制器程序 42
4.3.1 主控制器程序 42
4.3.2 轮椅控制器程序 43
4.3.3 电灯控制器程序 45
4.3.4 电视控制器程序 46
4.3.4 空调控制器程序 47
4.4 摄像头监控与远程控制程序 48
4.4.1 控制器程序 48
4.4.1 远程上位机程序 50
4.5 轮椅自动驾驶程序 51
4.6 本章小结 52
第五章 系统实验及结果分析 53
5.1 实验环境及病人介绍 53
5.2 实验内容设计 53
5.2.1 实验1：系统实用性实验 55
5.2.2 实验2：系统可靠性实验 55
5.3 实验结果及分析 56
5.4 本章小结 59
总结与展望 60
总结 60
展望 61
参考文献 62
攻读硕士学位期间取得的研究成果 68