表面肌電分析系統(tǒng)——硬件電路設(shè)計

根據(jù)神經(jīng)生理知識，肌肉動作電位將產(chǎn)生-90mV到30mV的電勢差，由于人體是電的不良導(dǎo)體(1MΩ數(shù)量級內(nèi)阻)，故從體表的貼片電極上只能獲得1mV左右的峰值。根據(jù)文獻，SEMG中往往混合著甚低頻(接近直流)和高頻的干擾信號，而有效的肌電信號頻譜分布在10-500Hz間。故從貼片電極檢測出的信號需經(jīng)過高通濾波(隔直處理)、高倍放大、低通濾波(濾除高頻干擾)等信號調(diào)理過程。

采樣電極采用Ag/AgCl表面電極，其極化電壓小，能快速獲得穩(wěn)定的肌電信號。本設(shè)計中一個電極由三片相互平行的Ag/AgCl電極構(gòu)成，中間電極為參考地端，兩側(cè)兩個構(gòu)成差分輸入端。引入的參考地端電極有效降低了噪聲干擾，提高了共模抑制能力。

表面肌電分析系統(tǒng)——USB接口介紹

本裝置的USB接口用于與PC機進行通訊，操作簡單方便。當(dāng)需要將采集的肌電信號上傳到PC機分析處理時，MCU從FLASH內(nèi)讀取存儲的肌電信號，通過UART接口發(fā)送到CP2102。CP2102用于實現(xiàn)USB信號與UART之間的轉(zhuǎn)換。CP2102與MCU及存儲電路之間獨立供電，在肌電信號采集階段及系統(tǒng)待機狀態(tài)下，CP2102不消耗電池能量;當(dāng)與PC機通訊時，CP2102供電電路工作，其中的BM1117-3.3將USB總線的 5V電源轉(zhuǎn)換為 3.3V向CP2102供電。

表面肌電分析系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)中，PC機軟件采用Visual C 設(shè)計完成，主要涉及的內(nèi)容為人機界面設(shè)計、串口通信編程、簡單算法實現(xiàn)和文件讀寫操作。人機界面設(shè)計主要用到一些按鈕、文本框等控件，用以提供對肌電信號采集裝置的控制;所有的通信編程使用控件MSCOMM實現(xiàn)，在PC機安裝CP2102驅(qū)動后，本裝置會被識別為一個串口設(shè)備;簡單算法主要實現(xiàn)對接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理，還原為實際電壓值;讀寫文件實現(xiàn)將讀取到的肌電信號以文本形式存儲下來，便于利用其他數(shù)學(xué)工具(如MATLAB)進行分析處理。