ARM单片机的表面肌电信号无线采集装置设计研究
ARM单片机的表面肌电信号无线采集装置设计研究
本文主要研究是基于ARM单片机的表面肌电信号无线采集装置设计(采集与处理部分)。它的硬件设计模块主要分为：sEMG采集仪设计,主要由：表面电极，肌电传输线，信号处理线路组成；前置放大电路设计，主要完成对信号的初级放大以及对人体共模噪声抑制；信号滤波电路设计，主要完成对信号中50Hz以及500Hz以上的干扰噪声的抑制；信号调理电路设计，主要对信号的二次放大以及信号参考电压的抬升。实验结果表明，达到任务书要求 。HM000084
关键词：肌肤表面电压；干扰噪声；信号采集处理
3.1 肌电信号采集仪整体结构设计
sEMG采集仪的整体结构主要分为：表面电极，肌电传输线，前置放大电路，信号滤波电路，信号调理电路,模数转换电路，无线采集发送，无线接收电路，上位机。结构图3-1如下所示：
图3-1 sEMG采集仪整体结构图
本课题分为两部分：一部分是采集与处理部分，另一部分是无线收发与上位机部分，我负责第一部分。信号采集单元是sEMG采集仪的前端部分，它由表面电极和传输线两部分组成。表面电极粘贴在人体皮肤表面，完成拾取微弱肌电信号的工作；肌电传输线完成传输微弱肌电信号至信号处理单元工作。 查看完整请+Q:351916072获取
信号处理电路是sEMG采集仪的重要组成部分，它主要由前置放大电路，信号滤波电路，信号调理电路三大部分电路组成。前置放大电路主要是进行信号的初级放大和体内共模噪声的抑制；信号滤波电路主要完成50Hz及500Hz以上的干扰噪声的抑制；信号调理电路主要是完成对滤波之后的信号进行再次放大与电平提高[3]。
采集的肌电信号很微弱，为了将微弱的电信号传输到信号处理电路，则要求肌电信号传输导线阻抗小，抗干扰性强。为了不使肌电信号失真，放大器电路应具有高输入阻抗。同时选择查分放大电路减少人体内工频噪声对拾取肌电信号的干扰。所以肌电信号处理电路要具有高共模抑制比[5]。除了外界的干扰信号外，在信号处理电路对肌电信号进行放大的过程中还会混杂电路噪声，一般由于电路中电子元器件造成的，所以要选用低噪声的电子元器件。部分生物信号放大器的性能指标如表3-1所示[3]。
3.2 肌电信号采集单元的器件选型
信号采集单元式信号采集仪的前端部分，主要功能是采集人体皮肤表面微弱肌电信号，主要分为两个部分：表面电极和肌电传输线两部分。 查看完整请+Q:351916072获取
摘 要
Abstract II
第1章 绪论 - 1 -
1.1 课题研究意义 - 1 -
1.2 肌肤表面电压研究现状 - 1 -
1.3 本课题的提出 - 2 -
1.4 本文要解决的问题 - 2 -
1.5 各章节安排 - 3 -
第2章 肌电信号的基本理论 - 4 -
2.1 肌电信号产生的机理 - 4 -
2.2 肌电信号的特征 - 5 -
2.3 肌电信号的干扰源分析 - 6 -
2.4 本章小结 - 7 -
第3章 肌电信号采集处理系统设计 - 8 -
3.1 肌电信号采集仪整体结构设计 - 8 -
3.2 肌电信号采集单元的器件选型 - 9 -
3.2.1 表面电极 - 10 -
3.2.2 肌电传输线 - 11 -
3.3 肌电信号处理单元的电路设计 - 13 -
3.3.1 前置放大电路设计 - 13 -
3.3.2 信号滤波电路设计 - 16 -
3.3.3 信号调理电路设计 - 25 -
3.4 本章小结 - 28 -
第4章 总结与展望 - 29 -
4.1 总结 - 29 -
4.2 问题展望 - 29 -
参考文献 - 31 -
致 谢 - 34 -
附 图 - 35 -
本文主要研究是基于ARM单片机的表面肌电信号无线采集装置设计(采集与处理部分)。它的硬件设计模块主要分为：sEMG采集仪设计,主要由：表面电极，肌电传输线，信号处理线路组成；前置放大电路设计，主要完成对信号的初级放大以及对人体共模噪声抑制；信号滤波电路设计，主要完成对信号中50Hz以及500Hz以上的干扰噪声的抑制；信号调理电路设计，主要对信号的二次放大以及信号参考电压的抬升。实验结果表明，达到任务书要求 。HM000084
关键词：肌肤表面电压；干扰噪声；信号采集处理
3.1 肌电信号采集仪整体结构设计
sEMG采集仪的整体结构主要分为：表面电极，肌电传输线，前置放大电路，信号滤波电路，信号调理电路,模数转换电路，无线采集发送，无线接收电路，上位机。结构图3-1如下所示：
图3-1 sEMG采集仪整体结构图本课题分为两部分：一部分是采集与处理部分，另一部分是无线收发与上位机部分，我负责第一部分。信号采集单元是sEMG采集仪的前端部分，它由表面电极和传输线两部分组成。表面电极粘贴在人体皮肤表面，完成拾取微弱肌电信号的工作；肌电传输线完成传输微弱肌电信号至信号处理单元工作。 查看完整请+Q:351916072获取
信号处理电路是sEMG采集仪的重要组成部分，它主要由前置放大电路，信号滤波电路，信号调理电路三大部分电路组成。前置放大电路主要是进行信号的初级放大和体内共模噪声的抑制；信号滤波电路主要完成50Hz及500Hz以上的干扰噪声的抑制；信号调理电路主要是完成对滤波之后的信号进行再次放大与电平提高[3]。
采集的肌电信号很微弱，为了将微弱的电信号传输到信号处理电路，则要求肌电信号传输导线阻抗小，抗干扰性强。为了不使肌电信号失真，放大器电路应具有高输入阻抗。同时选择查分放大电路减少人体内工频噪声对拾取肌电信号的干扰。所以肌电信号处理电路要具有高共模抑制比[5]。除了外界的干扰信号外，在信号处理电路对肌电信号进行放大的过程中还会混杂电路噪声，一般由于电路中电子元器件造成的，所以要选用低噪声的电子元器件。部分生物信号放大器的性能指标如表3-1所示[3]。
3.2 肌电信号采集单元的器件选型
信号采集单元式信号采集仪的前端部分，主要功能是采集人体皮肤表面微弱肌电信号，主要分为两个部分：表面电极和肌电传输线两部分。 查看完整请+Q:351916072获取
摘 要 Abstract II
第1章 绪论 - 1 -
1.1 课题研究意义 - 1 -
1.2 肌肤表面电压研究现状 - 1 -
1.3 本课题的提出 - 2 -
1.4 本文要解决的问题 - 2 -
1.5 各章节安排 - 3 -
第2章 肌电信号的基本理论 - 4 -
2.1 肌电信号产生的机理 - 4 -
2.2 肌电信号的特征 - 5 -
2.3 肌电信号的干扰源分析 - 6 -
2.4 本章小结 - 7 -
第3章 肌电信号采集处理系统设计 - 8 -
3.1 肌电信号采集仪整体结构设计 - 8 -
3.2 肌电信号采集单元的器件选型 - 9 -
3.2.1 表面电极 - 10 -
3.2.2 肌电传输线 - 11 -
3.3 肌电信号处理单元的电路设计 - 13 -
3.3.1 前置放大电路设计 - 13 -
3.3.2 信号滤波电路设计 - 16 -
3.3.3 信号调理电路设计 - 25 -
3.4 本章小结 - 28 -
第4章 总结与展望 - 29 -
4.1 总结 - 29 -
4.2 问题展望 - 29 -
参考文献 - 31 -
致 谢 - 34 -
附 图 - 35 -
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