專利名稱：一種肌電信號(hào)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種肌電信號(hào)采集裝置，更具體的說是涉及一種基于C8051F320單片機(jī)的肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
肌電信號(hào)(EMG)發(fā)源于作為中樞神經(jīng)一部分脊髓中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，是電極所接觸到的許多運(yùn)動(dòng)單元發(fā)放的動(dòng)作電位的總和，反映了神經(jīng)肌肉的活動(dòng)、功能狀態(tài)。表面肌電信號(hào)是從人體骨骼肌表面通過電極記錄下來的神經(jīng)肌肉活動(dòng)發(fā)放的生物電信號(hào)。表面肌電信號(hào)的應(yīng)用已經(jīng)深入到臨床醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程等諸多領(lǐng)域。人體皮膚表面的肌電信號(hào)振幅約為10 5000μν，頻率為10 500Hz，信號(hào)微弱，且容易受到其它信號(hào)的干擾。體外以50Hz工頻干擾為主的電場和磁場，使得肌電背景噪聲較強(qiáng)，測量條件比較復(fù)雜。因此，在輸入信號(hào)放大之前，必須采用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，才能得到有效的、可識(shí)別的信號(hào)。在肌電信號(hào)的分析和研究中，選擇合適的肌電信號(hào)采集儀至關(guān)重要。目前，雖然已經(jīng)有一些肌電信號(hào)采集儀面世，但大多數(shù)需要外接示波器或使用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)肌電波形顯示。這給使用者造成了操作不便或使得整機(jī)價(jià)格偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，提供一種低成本、高性能、抗干擾能力強(qiáng)的肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括4路肌電信號(hào)傳感器、4 通道信號(hào)調(diào)理電路、4通道電平調(diào)整電路、MCU電路、液晶顯示電路及電源電路，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于采用單片機(jī)C8051F320的MCU電路作為采集儀的核心；肌電信號(hào)由專用電極(肌電信號(hào)傳感器)拾取，送入前置差分放大器進(jìn)行初步放大，并對(duì)各類干擾信號(hào)進(jìn)行初步抑制。抑制干擾后的信號(hào)送入2Hz高通濾波器，濾除甚低頻干擾后，信號(hào)進(jìn)入主放大器。信號(hào)在放大之后，先進(jìn)入隔離器，實(shí)現(xiàn)地線的浮空與隔離，然后送往600Hz低通濾波器，濾除高頻干擾。 最后，信號(hào)送入后級(jí)的電平調(diào)整電路處理。放大器的選擇上選擇了放大器AD623作為前置運(yùn)放。前置放大器增益定在10倍左右，并采用2Hz高通濾波器來濾除甚低頻干擾；使用了二階巴特沃斯有源低通濾波器，肌電信號(hào)的頻帶集中在10 500Hz，因此低通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)為600Hz。在液晶顯示電路中，選用了 MGLS320240單色圖形顯示屏。本發(fā)明的有益效果由于本發(fā)明采用單片機(jī)C8051F320的MCU電路作為采集儀的核心；肌電信號(hào)由專用電極(肌電信號(hào)傳感器)拾取，送入前置差分放大器進(jìn)行初步放大，并對(duì)各類干擾信號(hào)進(jìn)行初步抑制。抑制干擾后的信號(hào)送入2Hz高通濾波器，濾除甚低頻干擾后，信號(hào)進(jìn)入主放大器。信號(hào)在放大之后，先進(jìn)入隔離器，實(shí)現(xiàn)地線的浮空與隔離，然后送往600Hz低通濾波器， 濾除高頻干擾。最后，信號(hào)送入后級(jí)的電平調(diào)整電路處理。放大器的選擇上選擇了放大器
3AD623作為前置運(yùn)放。前置放大器增益定在10倍左右，并采用2Hz高通濾波器來濾除甚低頻干擾；使用了二階巴特沃斯有源低通濾波器，肌電信號(hào)的頻帶集中在10 500Hz，因此低通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)為600Hz。在液晶顯示電路中，選用了 MGLS320240單色圖形顯示屏。這樣就解決了傳統(tǒng)設(shè)備的成本高、不方便、抗干擾能力差的缺點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括4路肌電信號(hào)傳感器、4通道信號(hào)調(diào)理電路、4通道電平調(diào)整電路、MCU 電路、液晶顯示電路及電源電路，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于采用單片機(jī)C8051F320的MCU電路作為采集儀的核心；肌電信號(hào)由專用電極(肌電信號(hào)傳感器)拾取后，采用差分方式傳送到信號(hào)調(diào)理電路。經(jīng)過調(diào)理電路的濾波和放大后，有效信號(hào)被送入電平調(diào)整電路。信號(hào)的電平被電平調(diào)整電路抬高，使之能符合C8051F單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換的電平需求。C8051F單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD采樣后，進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，經(jīng)USB接口送出。同時(shí)，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理之后，送往液晶屏作實(shí)時(shí)顯示。采集儀整機(jī)使用交流220V供電，使用方便。市電經(jīng)士 15V雙路輸出變壓器降壓后，送入多種電壓轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生士5V、士 12V和士3. 3V多路直流電壓，供采集儀內(nèi)的電路使用。肌電信號(hào)由專用電極拾取后，送入前置差分放大器進(jìn)行初步放大，并對(duì)各類干擾信號(hào)進(jìn)行初步抑制。抑制干擾后的信號(hào)送入2Hz高通濾波器，濾除甚低頻干擾后，信號(hào)才進(jìn)入主放大器。主放大器電路具有較高的共模抑制比，放大倍數(shù)可以通過8選1的外掛精密電阻來調(diào)節(jié)。信號(hào)在放大之后，先進(jìn)入隔離器，實(shí)現(xiàn)地線的浮空與隔離，然后送往600Hz低通濾波器，濾除高頻干擾。最后，信號(hào)送入后級(jí)的電平調(diào)整電路處理。放大器的選擇上選擇了放大器AD623作為前置運(yùn)放。AD623具有低輸入偏置、低噪音、低增益漂移、高精度、低功耗等特性。該運(yùn)放的共模抑制比超過90dB，增益在1 1000倍范圍內(nèi)可調(diào)。在前置放大器的設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)如果放大器增益過高，由于噪聲的影響，輸出信號(hào)容易發(fā)生漂移，其輸出將很快達(dá)到飽和；如果增益過低，由于肌電信號(hào)很微弱，將無法提取到有效的信號(hào)。調(diào)試結(jié)果表明要使前置放大器有效運(yùn)行，增益定在10倍左右較為理想。并采用2Hz高通濾波器來濾除甚低頻干擾。使用了二階巴特沃斯有源低通濾波器，肌電信號(hào)的頻帶集中在10 500Hz,因此低通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)為600Hz。在液晶顯示電路中，選用了 MGLS320240 單色圖形顯示屏。
權(quán)利要求
1.一種肌電信號(hào)采集裝置，包括4路肌電信號(hào)傳感器、4通道信號(hào)調(diào)理電路、4通道電平調(diào)整電路、MCU電路、液晶顯示電路及電源電路，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于采用單片機(jī)C8051F320的 MCU電路作為采集儀的核心；肌電信號(hào)由專用電極(肌電信號(hào)傳感器)拾取，送入前置差分放大器進(jìn)行初步放大，并對(duì)各類干擾信號(hào)進(jìn)行初步抑制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肌電信號(hào)采集裝置，其特征在于所述的高通濾波器頻率為2Hz，濾除甚低頻干擾后，信號(hào)進(jìn)入主放大器；信號(hào)在放大之后，先進(jìn)入隔離器，實(shí)現(xiàn)地線的浮空與隔離，然后送往600Hz低通濾波器，濾除高頻干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肌電信號(hào)采集裝置，其特征在于所述的電平調(diào)整電路， 放大器的選擇上選擇了放大器AD623作為前置運(yùn)放；前置放大器增益定在10倍左右，并采用2Hz高通濾波器來濾除甚低頻干擾；使用了二階巴特沃斯有源低通濾波器，肌電信號(hào)的頻帶集中在10 500Hz，因此低通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)為600Hz ；在液晶顯示電路中，選用了 MGLS320240單色圖形顯示屏。
全文摘要
一種肌電信號(hào)采集裝置是涉及一種基于C8051F320單片機(jī)的肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明就是提供一種低成本、高性能、抗干擾能力強(qiáng)的肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明包括4路肌電信號(hào)傳感器、4通道信號(hào)調(diào)理電路、4通道電平調(diào)整電路、MCU電路、液晶顯示電路及電源電路，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于采用單片機(jī)C8051F320的MCU電路作為采集儀的核心；肌電信號(hào)由專用電極拾取，送入前置差分放大器進(jìn)行初步放大，并對(duì)各類干擾信號(hào)進(jìn)行初步抑制。放大器的選擇上選擇了放大器AD623作為前置運(yùn)放。采用2Hz高通濾波器來濾除甚低頻干擾；使用了二階巴特沃斯有源低通濾波器，低通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)為600Hz。在液晶顯示電路中，選用了MGLS320240單色圖形顯示屏。
文檔編號(hào)A61B5/0488GK102440773SQ20101050675
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者張曉光 申請(qǐng)人:張曉光