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在脑科学研究中,神经元锋电位信号的检测和分类是神经信息编解码研究的重要内容。传统的用于采集分析锋电位信号的商用采集处理设备体积庞大,价格昂贵,并且通常为有线传输方式,导线连接增加了对自由运动小动物的外部干扰,影响小动物神经信号在指定实验条件下的放电特性。因此,本文基于嵌入式系统技术设计并实现了一套针对自由运动大鼠的神经元锋电位信号无线采集及在线分类的实验系统,并利用仿真模拟信号和实验动物的真实锋电位信号对系统的在线检测与分类功能分别进行了测试和验证。本文所实现的系统主要由前端锋电位信号采集检测装置和后端基于PC平台的锋电位在线分类上位机组成。前端采集检测装置以微控制器为核心,通过SPI接口配置前端采集芯片,控制其采集,之后在微控制器上完成自适应检测阈值更新、锋电位的阈值检测等预处理;之后,通过无线射频模块,实现锋电位波形数据的无线发送。PC接收到数据之后,通过LabVIEW上位机结合MATLABscript运行锋电位在线分类算法,对接收到的锋电位数据进行实时在线的分类。验证和测试实验结果表明,本文提出的大鼠神经信号无线采集及在线锋电位分类系统可以完成预定设计的功能,在仿真实验中,针对模拟信号发生器信号在线分类的准确率最高时可达100%;针对自由运动大鼠锋电位信号,本系统与传统PC离线分类系统,针对对同一类神经元分类结果的相似度,最高可达到93.9%,最低75.0%,说明无线系统的性能与商用的离线系统非常接近。但本无线系统在体积、便携度(35mm×30mm×18mm,18g以下)以及系统功耗方面(3.7V、180mAh锂电池供电,稳定工作40分钟以上)更具优势,能较好的满足自由运动大鼠锋电位分类等实验需求。因此,本系统的设计和实现,为后续嵌入式、小型化、无线神经信号解析系统的研究打下了良好的基础。