表面肌电信号采集仪的软硬件设计

《表面肌电信号采集仪的软硬件设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、现代科学仪器第4期2010年8月58ModernScientificInstrumentsNo.8Aug.2010表面肌电信号采集仪的软硬件设计周兵　纪晓亮　张荣　张海峰　何爱军(南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所南京210093)摘　要　针对表面肌电信号幅度小、信噪比低、易受干扰、准确获取困难的问题，研制一种基于高共模抑制比的前端放大电路的便携式表面肌电信号采集仪，包含肌电采集放大、AD转换、带触摸屏的液晶显示、数据存储、USB有线传输、Xbee无线传输等多个组成部分。采用μC/OS-Ⅱ操作系统和基于μC/GUI的图形化界面，性能稳定

2、，操作简便。同时，为了方便用户资料及肌电数据的管理，移植了FATFS文件系统。低功耗和微型化设计提高了设备的便携性，有利于提高表面肌电信号采集仪在运动员训练中的使用率。关键词　表面肌电；AT91SAM7SE512；μC/OS-Ⅱ；USB；Xbee；FATFS中图分类号R318.6HardwareandSoftwareDesignofSurfaceEMGAcquisitionInstrumentZhouBing,JiXiaoliang,ZhangRong,ZhangHaifeng,HeAijun(InstituteforBiomedicalElect

3、ronicEngineering,DepartmentofElectronicScienceandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)AbstractThispaperproposesadesignofsurfaceelectromyography(sEMG)acquisitioninstrumentbasedonahighCMRRpreamplifiertodealwiththedifficultiesincapturingthesEMGsigna1whichissmallrange,l

4、owSNRandeasytobedisturbed.TheinstrumentcontainsmanycomponentssuchassEMGamplifiers,ADconvertors,LCDdisplaywithtouchscreen,datastoragedevice,USBcabletransmissionandXbeewirelesstransmission.ItutilizestheμC/OS-IIoperatingsys-temandμC/GUI,andhasstableperformanceandfriendlyoperatingi

5、nterface.Atthesametime,fortheconvenienceoftheuserdataandsEMGdatamanagement,anFATFSfilesystemistransplanted.ThedesignoflowpowerconsumptionandminiaturizationimprovestheportabilityoftheequipmentandwillbebeneficialtoincreasingtheutilizationrateofsEMGacquisitioninstrumentsintheathlet

6、estraining.KeywordssEMG;AT91SAM7SE512;μC/OS-II;USB;Xbee;FATFS运动性肌疲劳是体育界和运动医学界十分关注1　硬件系统总体设计的课题。目前,许多研究致力于寻找评定和预防肌本系统的控制核心选择了ATMEL公司的处肉疲劳产生的方法,大多数的研究是从全身的生理、理器AT91SAM7SE512。整个系统主要由肌电放生化状况来推断肌肉的功能状况,直接进行局部肌[1]大与滤波模块、多通道16位ADC转换模块、AT-肉的研究还很少。表面肌电信号(sEMG信号)是91SAM7SE512主控模块、人机接口模块及

7、USB与神经肌肉系统活动时的生物电信号，被表面电极拾[2]Xbee通信模块等组成。取，经过放大和模拟滤波处理后转换成数字信号,[3]系统的整体结构如图1所示。信号形态具有较大的随机性和不稳定性。它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性,因而能在一定的程度上反映神经肌肉的活动,对临床诊断、康复医学、运动医学等具有重要意[4]义。表面肌电信号采集属无创性，操作简单，病人[5]易接受，有着广泛的应用前景。本文设计的便携式表面肌电信号采集仪结构小巧简单，性能稳定，便携低功耗，可由电池供电，一般用于运动员的训练中。本文主要介绍表面肌电信号采集仪

8、的软硬件设计与实现。图1系统总体硬件结构收稿日期：2009-07-28作者简介：周兵(1984-)，男，江苏南通人，硕士