单片机肌电信号开题报告.docVIP

学号： 常 州 大 学 毕业设计（论文）开题报告 （2014届） 题 目 基于单片机的肌电信号监测系统设计 学 生 孙 振 学 院 信息科学与工程学院 专 业 班 级 自动化 101 校内指导教师 吕 继 东 专业技术职务 讲 师 二○【4】1791年伽伐尼(Galvani)证实肌肉收缩与电有密切关系以来，1851年法国的杜波依斯一雷蒙德(Dudois-Reymond)首先检测到人体肌肉随意收缩时能产生电信号，随后1922年加塞(Gasser)和厄兰格(Erlangre)利用阴极射线示波器代替传统的检流计观察到肌电图，并因此而荣获1944年的诺贝尔奖。整个19世纪和20世纪初叶，许多学者对神经肌肉电现象进行的大量研究并建立大量学说，为临床肌电图学的建立和应用、肌电控制假肢的出现以及肌电信号检测分析在康复医学、运动医学、运动生物力学等各个领域的广泛应用奠定了理论墓础。20世纪中叶以来，随着电子技术的迅猛发展和电子计算机的出现以及神经肌肉生理学研究的进展，新的检测和记录技术已经使人们可以对肌电信号和神经肌肉功能进行极为细致的研究。复杂的信号处理与分析技术的出现和微处理器的引入使得肌电信号的定性分析成为可能。这为肌电信号检测处理的广泛应用开拓了良好的前景。早在1950 年，肌电信号就已经被应用于假肢的控制方面，首先在苏联，然后是欧洲、加拿大和美国，但当时只是利用这种肌电信号的功率作为控制参数而不是利用这种信号的整个时间（与时间有关的）模式。由于信号的功率只是信号的单一参数，所以只能在为数不多的多功能控制中得到应用（即在若干关节上控制若干个假肢功能），在这些多功能的应用中，需要采用多电极的办法（约有10 个电极场），例如波士顿臂、Utah 臂和瑞典臂。在这些情况中，只考虑这些信号功率的空间分布作为功能判别的依据，即作为决定哪一个假肢功能被激发的依据。只有在紧凑的、快速的和具有相当效力的微机出现以后才有可能考虑整个肌电图信号的时间模式，由单（或两个）场多参数的随机信号时间模式来代替在多场信号功率中获得信息。目前，国内使用的大部分肌电控制假肢仅有一个自由度，上海交通大学清华大学都曾研制过单自由度肌电假肢，它通过拾取截肢者残端的一对拾取肌（如腕伸肌和腕曲肌）的表面肌电来控制假手驱动电机的正反转，使其模拟人手的张合运动。但是多自由度假肢的肌电控制尚未成熟，如果患者需要实现两个以上自由度的控制，通常是采用多电极、多阈值或顺序控制等传统方式，由患者通过触碰开关或多次用力来实现，采用这类方式控制的多自由度肌电假肢因存在操作不方便、误动作多、仿生性能差等缺点而在市场上较少见。[4] 课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题 目标： 基于51单片机设计出一套能够实现对肌电信号监测系统对肌电信号的采集、特征提取可以用来控制假肢，手势识别和分析肌肉疲劳程度等。电极采用Ag／AgCl表面电极F 在R5与R6之间加跟随器构成共模驱动，消除共模信号的影响。 右腿驱动电路，电路参数如图所示，该电路可以有效抑制共模干扰的能力。电容的作用是使是驱动电路工作稳定。 由于肌电信号的幅值在0.02~5mV之间，因此放大器的总增益为1200~3000。仪用放大器的增益选为200.根据A=1+50K/Rg,得Rg=250Ω.我选用了低噪声的集成仪用放大器MAX4194作为放大器的核心元件来抑制放大器本身的噪声。同时，最大限度地提高肌电信号前置放大器的增益。不仅可以有效地抑制电子器件的噪声，还能提高电路的共模抑制比。MAX4194利用2.5~7.5V的单电源或+-1.35~3.75V的双电源工作,静态电流仅约为93μA.MAX4194为满摆幅输入和输出放大器,摆幅范围为Vee+0．2v～Vcc—1．1v。放大器的输入失调电压Vos仅约±50μv，失调电压输入失调电流Ios典型值为±1．0μA，失调电压输入偏置电流I，典型值为6nA。失调电压MAX4194是一种可变增益放大器.放大器的应用领域比较广泛,其中包括医疗设备,热电偶放大器,4~20mA环路发射器,数据采集系统,流量传感器,桥式放大器,传感器/换能器接口,电池供电的便携式设备等. 下面是MAX4194的管脚图和内部结构图。 2.2.2信号采集 肌电信号采集系统的特点及其设计思路肌电信号的幅值和能量