時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)采集器的設(shè)計(jì)課件

指導(dǎo)教師：時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)

采集器的設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)

采集器的設(shè)計(jì)班級(jí)：論文的主要結(jié)構(gòu)時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)采集器的設(shè)計(jì)一、緒論二、表面肌電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn)三、肌電信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)四、肌電信號(hào)的處理方案五、總結(jié)與展望論文的主要結(jié)構(gòu)時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)采集器的設(shè)計(jì)一、緒論二、表PPT的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用采集電路的設(shè)計(jì)思路存在的不足之處和展望第一部分第二部分第三部分PPT的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用采集電路的背景

表面肌電信號(hào)(sEMG)是一種復(fù)雜的表皮下肌肉電活動(dòng)在皮膚表面處的時(shí)間和空間上的綜合的結(jié)果。由于肌電信號(hào)是來(lái)源于人自身的電信號(hào)，因此肌電信號(hào)具有直接、自然的特點(diǎn)，如今利用肌電信號(hào)這一重要的信息量，可以用來(lái)進(jìn)行肌肉運(yùn)動(dòng)、肌肉損傷診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及運(yùn)動(dòng)體育等方面的研究。通常，從動(dòng)作的肌肉表面皮膚處所測(cè)取的多通道EMG信號(hào)，即可為提供一個(gè)安全、非侵入的肌電信號(hào)提取方式，由此可用于人類(lèi)運(yùn)動(dòng)和生物機(jī)械的研究。可行性

基于對(duì)體表肌電解碼實(shí)現(xiàn)多功能假肢控制。南京大學(xué)微弱信號(hào)研究中心研制的HB-851系統(tǒng)能采集到原始的肌電信號(hào)，能夠比較好的消除噪聲的影響。硬件主要完成對(duì)各種生物電信號(hào)（如：心電、肌電、腦電）的采集，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、放大，進(jìn)而對(duì)信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，使之進(jìn)入計(jì)算機(jī)。

論文的背景、可行性及意義背景論文的背景、可行性及意義意義

肌電信號(hào)實(shí)時(shí)控制虛擬假肢可以用于截止患者假肢的康復(fù)訓(xùn)練，能減輕殘疾人患者康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中生理及心理上的壓力及康復(fù)費(fèi)用，對(duì)截肢患者有較大意義。表面肌電信號(hào)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中也發(fā)揮重要作用，通過(guò)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的表面肌電信號(hào)，能及時(shí)反映出肌肉的疲勞和興奮狀態(tài)，有助于建立正確的訓(xùn)練方法。

論文的背景、可行性及意義論文的背景、可行性及意義

論文的背景、可行性及意義目前肌電信號(hào)檢測(cè)設(shè)備十分昂貴，大多在十萬(wàn)元左右，且不易攜帶。如果設(shè)計(jì)出一種小型的可穿戴設(shè)備將大大減小檢測(cè)成本。截圖來(lái)自阿里巴巴網(wǎng)站論文的背景、可行性及意義目前肌電信號(hào)檢測(cè)設(shè)備一、肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用肌電信號(hào)的產(chǎn)生原理肌電信號(hào)發(fā)源于作為中樞神經(jīng)一部分的脊髓中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的細(xì)胞體處在其中，其軸突伸展到肌纖維處，經(jīng)終板區(qū)（哺乳類(lèi)神經(jīng)肌肉接頭為板狀接頭，故稱(chēng)終板或稱(chēng)運(yùn)動(dòng)終板motorendplate）與肌纖維耦合（是生化過(guò)程性質(zhì)的耦合）。與每個(gè)神經(jīng)元聯(lián)系著的肌纖維不只一條。這些部分合在一起，構(gòu)成所謂運(yùn)動(dòng)單位，如圖所示。

一、肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用肌電信號(hào)的產(chǎn)生原理肌電信號(hào)原理

各肌纖維在檢測(cè)點(diǎn)間引起電位的總和構(gòu)成運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)作電位（MUAP）。由于軸突上的電發(fā)放是脈沖序列，因此檢測(cè)點(diǎn)間引起的也是動(dòng)作電位的序列（MUAPT）。

肌電信號(hào)原理肌電信號(hào)特點(diǎn)

資料表明，表面肌電信號(hào)是一種非常微弱的生物電信號(hào)，其正常人的幅值往往在100～5000μV，其峰―峰值一般在0～6mV，均方根在0～1.5mV，一般有用的信號(hào)頻率成分位于0～500Hz范圍內(nèi)，其中主要能量集中在50～150Hz范圍內(nèi)，如波士頓大學(xué)神經(jīng)肌肉研究中心發(fā)現(xiàn)利用雙極型模型得到的肌電頻譜分布在20～500Hz，絕大部分頻譜集中在50～150Hz之間。典型特征：（1） 微弱性：肌電信號(hào)是一種微弱的電信號(hào)，峰峰值一般在0~5mV左右，肌肉收縮時(shí)為60~300μV；放松時(shí)約為20~30μV，而且一般不會(huì)超過(guò)噪音水平；（2） 交變性：肌電信號(hào)是交流電壓信號(hào)，它在幅值上與肌力大致成比例；（3） 低頻性：采用表面電極時(shí)，肌電信號(hào)能量主要集中在1KHz以下。一般有用的信號(hào)頻率位于0~500Hz內(nèi)，其中絕大部分頻譜集中在50~150Hz之間；（4） 頻域參數(shù)比時(shí)域參數(shù)更能反映肌電特征。因?yàn)楫?dāng)肌力大小稍有變化時(shí)，其時(shí)域波形變化較大，而頻域特征變化不是很大；（5） 同一塊肌肉在不同動(dòng)作時(shí)，幅頻特性曲線形狀在一定程度上很相似。

肌電信號(hào)特點(diǎn)資料表明，表面肌電信肌電信號(hào)的應(yīng)用

1.運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練2.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)3.康復(fù)工程4.神經(jīng)病人的治療5.基礎(chǔ)理論研究肌電信號(hào)的應(yīng)用1.運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練2.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)3.康復(fù)工程二采集電路的設(shè)計(jì)思路

1、采集電路板思路2、控制電路板思路3、濾波電路的設(shè)計(jì)4、陷波器選用原因二采集電路的設(shè)計(jì)思路1、采集電路板思路二采集電路的設(shè)計(jì)思路

二采集電路的設(shè)計(jì)思路肌電電極位置采集握拳all、中指彎曲middle、食指彎曲ring、手腕內(nèi)側(cè)wrist,完全放松relax，電極黏貼位置如圖。實(shí)驗(yàn)：圖中通道1為尺側(cè)腕屈肌、通道2為肱橈肌、通道3為橈側(cè)腕伸肌、通道4為指伸肌。肌電電極位置采集握拳all、中指彎曲middle、食指彎曲r人體前臂肌肉圖相對(duì)于其他地方的肌肉上臂的信號(hào)容易采集、幅度大小比較適合人體前臂肌肉圖相對(duì)于其他地方的肌肉上臂的信號(hào)前置放大電路為什么要差分放大器？前置放大電路為什么要差分放大器？50Hz工頻陷波放大電路為什么要陷波器？50Hz工頻陷波放大電路為什么要陷波器？低通濾波電路為什么要低通濾波？低通濾波電路為什么要低通濾波？控制電路部分主要元器件穩(wěn)壓元器件：7805、7905（±5V穩(wěn)壓）單片機(jī)：STC12C5A60S2(51系列單片機(jī)）TLC5615:提供階梯信號(hào)CD4051：模擬開(kāi)關(guān)（實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用）音頻接口：3F07雙聲道音頻接口排針:提供杜邦線接口控制電路部分主要元器件采集電路部分主要元器件INA128：差分放大器F42N50：50Hz工頻陷波器LM358：運(yùn)算放大器3296系列：滑動(dòng)變阻器W104W202采集電路部分主要元器件階梯電壓效果圖測(cè)試電路連通性階梯電壓效果圖測(cè)試電路連通性階梯電壓效果圖采集電路板正弦波測(cè)試階梯電壓效果圖采集電路板正弦波測(cè)試階梯電壓效果圖采集電路板正弦波測(cè)試階梯電壓效果圖采集電路板正弦波測(cè)試階梯電壓效果圖采用CD4051產(chǎn)生的階梯如下圖所示階梯電壓效果圖采用CD4051產(chǎn)生的階梯如下圖所示放大倍數(shù)效果圖采用INA128和F42N50的二級(jí)放大效果圖放大倍數(shù)效果圖采用INA128和F42N50的二級(jí)放大效果圖階梯電壓效果圖采集到的肌電信號(hào)如下圖所示階梯電壓效果圖采集到的肌電信號(hào)如下圖所示

由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的限制，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還存在很多不足的地方，有待于在今后的工作中進(jìn)行進(jìn)一步的完善和解決。下面列出一些需要改進(jìn)的地方：1.肌電信號(hào)微弱，如何更有效的抑制干擾信號(hào)，提高表面肌電信號(hào)的質(zhì)量，始終是肌電信號(hào)檢測(cè)電路的重要研究?jī)?nèi)容。本文的抑噪電路還有待于進(jìn)一步完善。2.在數(shù)據(jù)處理和人體運(yùn)動(dòng)的模式識(shí)別方面，本文還需要進(jìn)一步深入的研究。3.數(shù)據(jù)的采集還是需要依靠計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募‰娦盘?hào)采集系統(tǒng)，可以使得肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集更加及時(shí)和方便。這是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的遺憾之處。

三、存在不足之處及展望三、存在不足之處及展望Thankyou!

謝謝觀看！

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采集器的設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)

采集器的設(shè)計(jì)班級(jí)：論文的主要結(jié)構(gòu)時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)采集器的設(shè)計(jì)一、緒論二、表面肌電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn)三、肌電信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)四、肌電信號(hào)的處理方案五、總結(jié)與展望論文的主要結(jié)構(gòu)時(shí)分復(fù)用表面肌電信號(hào)采集器的設(shè)計(jì)一、緒論二、表PPT的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用采集電路的設(shè)計(jì)思路存在的不足之處和展望第一部分第二部分第三部分PPT的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用采集電路的背景

表面肌電信號(hào)(sEMG)是一種復(fù)雜的表皮下肌肉電活動(dòng)在皮膚表面處的時(shí)間和空間上的綜合的結(jié)果。由于肌電信號(hào)是來(lái)源于人自身的電信號(hào)，因此肌電信號(hào)具有直接、自然的特點(diǎn)，如今利用肌電信號(hào)這一重要的信息量，可以用來(lái)進(jìn)行肌肉運(yùn)動(dòng)、肌肉損傷診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及運(yùn)動(dòng)體育等方面的研究。通常，從動(dòng)作的肌肉表面皮膚處所測(cè)取的多通道EMG信號(hào)，即可為提供一個(gè)安全、非侵入的肌電信號(hào)提取方式，由此可用于人類(lèi)運(yùn)動(dòng)和生物機(jī)械的研究?？尚行?/p>

基于對(duì)體表肌電解碼實(shí)現(xiàn)多功能假肢控制。南京大學(xué)微弱信號(hào)研究中心研制的HB-851系統(tǒng)能采集到原始的肌電信號(hào)，能夠比較好的消除噪聲的影響。硬件主要完成對(duì)各種生物電信號(hào)（如：心電、肌電、腦電）的采集，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、放大，進(jìn)而對(duì)信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，使之進(jìn)入計(jì)算機(jī)。

論文的背景、可行性及意義背景論文的背景、可行性及意義意義

肌電信號(hào)實(shí)時(shí)控制虛擬假肢可以用于截止患者假肢的康復(fù)訓(xùn)練，能減輕殘疾人患者康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中生理及心理上的壓力及康復(fù)費(fèi)用，對(duì)截肢患者有較大意義。表面肌電信號(hào)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中也發(fā)揮重要作用，通過(guò)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的表面肌電信號(hào)，能及時(shí)反映出肌肉的疲勞和興奮狀態(tài)，有助于建立正確的訓(xùn)練方法。

論文的背景、可行性及意義論文的背景、可行性及意義

論文的背景、可行性及意義目前肌電信號(hào)檢測(cè)設(shè)備十分昂貴，大多在十萬(wàn)元左右，且不易攜帶。如果設(shè)計(jì)出一種小型的可穿戴設(shè)備將大大減小檢測(cè)成本。截圖來(lái)自阿里巴巴網(wǎng)站論文的背景、可行性及意義目前肌電信號(hào)檢測(cè)設(shè)備一、肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用肌電信號(hào)的產(chǎn)生原理肌電信號(hào)發(fā)源于作為中樞神經(jīng)一部分的脊髓中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的細(xì)胞體處在其中，其軸突伸展到肌纖維處，經(jīng)終板區(qū)（哺乳類(lèi)神經(jīng)肌肉接頭為板狀接頭，故稱(chēng)終板或稱(chēng)運(yùn)動(dòng)終板motorendplate）與肌纖維耦合（是生化過(guò)程性質(zhì)的耦合）。與每個(gè)神經(jīng)元聯(lián)系著的肌纖維不只一條。這些部分合在一起，構(gòu)成所謂運(yùn)動(dòng)單位，如圖所示。

一、肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)、應(yīng)用肌電信號(hào)的產(chǎn)生原理肌電信號(hào)原理

各肌纖維在檢測(cè)點(diǎn)間引起電位的總和構(gòu)成運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)作電位（MUAP）。由于軸突上的電發(fā)放是脈沖序列，因此檢測(cè)點(diǎn)間引起的也是動(dòng)作電位的序列（MUAPT）。

肌電信號(hào)原理肌電信號(hào)特點(diǎn)

資料表明，表面肌電信號(hào)是一種非常微弱的生物電信號(hào)，其正常人的幅值往往在100～5000μV，其峰―峰值一般在0～6mV，均方根在0～1.5mV，一般有用的信號(hào)頻率成分位于0～500Hz范圍內(nèi)，其中主要能量集中在50～150Hz范圍內(nèi)，如波士頓大學(xué)神經(jīng)肌肉研究中心發(fā)現(xiàn)利用雙極型模型得到的肌電頻譜分布在20～500Hz，絕大部分頻譜集中在50～150Hz之間。典型特征：（1） 微弱性：肌電信號(hào)是一種微弱的電信號(hào)，峰峰值一般在0~5mV左右，肌肉收縮時(shí)為60~300μV；放松時(shí)約為20~30μV，而且一般不會(huì)超過(guò)噪音水平；（2） 交變性：肌電信號(hào)是交流電壓信號(hào)，它在幅值上與肌力大致成比例；（3） 低頻性：采用表面電極時(shí)，肌電信號(hào)能量主要集中在1KHz以下。一般有用的信號(hào)頻率位于0~500Hz內(nèi)，其中絕大部分頻譜集中在50~150Hz之間；（4） 頻域參數(shù)比時(shí)域參數(shù)更能反映肌電特征。因?yàn)楫?dāng)肌力大小稍有變化時(shí)，其時(shí)域波形變化較大，而頻域特征變化不是很大；（5） 同一塊肌肉在不同動(dòng)作時(shí)，幅頻特性曲線形狀在一定程度上很相似。

肌電信號(hào)特點(diǎn)資料表明，表面肌電信肌電信號(hào)的應(yīng)用

1.運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練2.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)3.康復(fù)工程4.神經(jīng)病人的治療5.基礎(chǔ)理論研究肌電信號(hào)的應(yīng)用1.運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練2.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)3.康復(fù)工程二采集電路的設(shè)計(jì)思路

1、采集電路板思路2、控制電路板思路3、濾波電路的設(shè)計(jì)4、陷波器選用原因二采集電路的設(shè)計(jì)思路1、采集電路板思路二采集電路的設(shè)計(jì)思路

二采集電路的設(shè)計(jì)思路肌電電極位置采集握拳all、中指彎曲middle、食指彎曲ring、手腕內(nèi)側(cè)wrist,完全放松relax，電極黏貼位置如圖。實(shí)驗(yàn)：圖中通道1為尺側(cè)腕屈肌、通道2為肱橈肌、通道3為橈側(cè)腕伸肌、通道4為指伸肌。肌電電極位置采集握拳all、中指彎曲middle、食指彎曲r人體前臂肌肉圖相對(duì)于其他地方的肌肉上臂的信號(hào)容易采集、幅度大小比較適合人體前臂肌肉圖相對(duì)于其他地方的肌肉上臂的信號(hào)前置放大電路為什么要差分放大器？前置放大電路為什么要差分放大器？50Hz工頻陷波放大電路為什么要陷波器？50Hz工頻陷波放大電路為什么要陷波器？低通濾波電路為什么要低通濾波？低通濾波電路為什么要低通濾波？控制電路部分主要元器件穩(wěn)壓元器件：7805、7905（±5V穩(wěn)壓）單片機(jī)：STC12C5A60S2(51系列單片機(jī)）TLC5615:提供階梯信號(hào)CD4051：模擬開(kāi)關(guān)（實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用）音頻接口：3F07雙聲道音頻接口排針:提供杜邦線接口控制電路部分主要元器件