脑-机接口(BCI)是在人脑和计算机或与其它电子设备之间,建立不依赖于常规的信息输出通道(外周神经和肌肉组织)的对外信息交流和控制的技术。脑-机接口使用在头皮或皮层神经元处记录的脑电活动,并把它转化为控制信号,进而实现对外部环境的控制。通过脑-机接口,人可以直接通过脑来表达想法或操纵设备,而不需要通过语言和肢体的动作。　　脑-机接口技术是一种涉及神经科学、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术。一个BCI系统是由信号采集、特征提取、分类算法、命令输出等单元组成。脑-机接口技术的研究具有重要的理论意义和广阔的应用前景。BCI技术不仅为人们提供了一种全新的对外交流的通道,其更为重要的科学意义和学术价值在于BCI的研究和开发过程将有助于人类对大脑认知模式、信息流程和控制方式的深入理解,也为解读大脑思维模型和意识形成机制提供崭新的研究渠道与方法。　　本文首先介绍了脑-机接口的基本概念和研究现状,进而揭示研究BCI的目的与意义。通过分析脑电信号的特征以及其对应的生物机理,选取适合BCI系统所需要的脑电信号类型。通过分析和比较当前国内外研究BCI的方法和进展,提出本文所设计的在线的BCI系统结构模型,即脑电信号经过放大、采集、处理、特征提取和分类识别后,将识别结果转化成BCI系统所需的控制命令,最终实现通过脑电直接对外部设备的实时通信与控制。按照此思路,逐一完成脑电信号采集的电路设计、硬件平台建立、软件平台分析、外部控制设备以及反馈系统搭建等工作。最后利用本文设计的BCI系统平台,实现两类比较典型的BCI实验系统。本文主要工作如下:　　(1)脑电信号采集电路设计:　　由于脑电信号微弱而且容易受到外界噪声干扰,本论文针对脑电信号的特点及其产生的机理,设计出高共模抑制比的脑电信号放大电路,并通过精心设计模拟滤波电路对脑电信号首先进行预处理,可以将微弱的脑电信号从复杂的噪声背景中提取出来。同时利用采集卡将模拟的脑电信号转换成数字信号,通过USB接口传递给计算机,这样就可以在计算机系统中对脑电信号进行分析和处理。(2)BCI软件平台设计:　　系统的软件平台是联系BCI硬件系统各部分的纽带,管理着BCI系统的硬件资源和软件模块。本文利用VC++6.0软件的强大功能,借助个人计算机的硬件平台基础,把脑电信号的采集、处理、识别、分类、外界设备控制与反馈等功能整合成一个软件平台,实现在线的BCI系统模型。该软件系统同时具有波形实时显示、存储、回放、频谱显示等功能。　　(3)两类BCI应用实验系统的实现:　　按照本文设计的BCI的系统结构,采用本文所设计的BCI的硬件平台和软件平台,实现两类BCI应用实验系统:一种是基于自发脑电alpha波的人机交互系统,另外一种是基于稳态视觉诱发脑电的无线遥控小车控制系统。　　在论文的最后,对本论文的工作和研究成果进行总结,在介绍目前BCI系统研究需要解决问题的基础上,同时对下一步研究内容提出展望。