CN102440773A - 一种肌电信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
一种肌电信号采集装置是涉及一种基于C8051F320单片机的肌电信号数据采集装置。本发明就是提供一种低成本、高性能、抗干扰能力强的肌电信号数据采集装置。本发明包括4路肌电信号传感器、4通道信号调理电路、4通道电平调整电路、MCU电路、液晶显示电路及电源电路，其结构要点在于采用单片机C8051F320的MCU电路作为采集仪的核心；肌电信号由专用电极拾取，送入前置差分放大器进行初步放大，并对各类干扰信号进行初步抑制。放大器的选择上选择了放大器AD623作为前置运放。采用2Hz高通滤波器来滤除甚低频干扰；使用了二阶巴特沃斯有源低通滤波器，低通滤波器的截止频率设计为600Hz。在液晶显示电路中，选用了MGLS320240单色图形显示屏。
Description
技术领域：
本发明涉及一种肌电信号采集装置，更具体的说是涉及一种基于C8051F320单片机的肌电信号数据采集装置。
背景技术：
肌电信号(EMG)发源于作为中枢神经一部分脊髓中的运动神经元，是电极所接触到的许多运动单元发放的动作电位的总和，反映了神经肌肉的活动、功能状态。表面肌电信号是从人体骨骼肌表面通过电极记录下来的神经肌肉活动发放的生物电信号。表面肌电信号的应用已经深入到临床医学、运动医学、生物医学与康复工程等诸多领域。人体皮肤表面的肌电信号振幅约为10～5000μV，频率为10～500Hz，信号微弱，且容易受到其它信号的干扰。体外以50Hz工频干扰为主的电场和磁场，使得肌电背景噪声较强，测量条件比较复杂。因此，在输入信号放大之前，必须采用滤波器对信号进行滤波，才能得到有效的、可识别的信号。
在肌电信号的分析和研究中，选择合适的肌电信号采集仪至关重要。目前，虽然已经有一些肌电信号采集仪面世，但大多数需要外接示波器或使用计算机来实现肌电波形显示。这给使用者造成了操作不便或使得整机价格偏高。
发明内容：
本发明就是针对上述问题，提供一种低成本、高性能、抗干扰能力强的肌电信号数据采集装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括4路肌电信号传感器、4通道信号调理电路、4通道电平调整电路、MCU电路、液晶显示电路及电源电路，其结构要点在于采用单片机C8051F320的MCU电路作为采集仪的核心；肌电信号由专用电极(肌电信号传感器)拾取，送入前置差分放大器进行初步放大，并对各类干扰信号进行初步抑制。抑制干扰后的信号送入2Hz高通滤波器，滤除甚低频干扰后，信号进入主放大器。信号在放大之后，先进入隔离器，实现地线的浮空与隔离，然后送往600Hz低通滤波器，滤除高频干扰。最后，信号送入后级的电平调整电路处理。放大器的选择上选择了放大器AD623作为前置运放。前置放大器增益定在10倍左右，并采用2Hz高通滤波器来滤除甚低频干扰；使用了二阶巴特沃斯有源低通滤波器，肌电信号的频带集中在10～500Hz，因此低通滤波器的截止频率设计为600Hz。在液晶显示电路中，选用了MGLS320240单色图形显示屏。
本发明的有益效果：
由于本发明采用单片机C8051F320的MCU电路作为采集仪的核心；肌电信号由专用电极(肌电信号传感器)拾取，送入前置差分放大器进行初步放大，并对各类干扰信号进行初步抑制。抑制干扰后的信号送入2Hz高通滤波器，滤除甚低频干扰后，信号进入主放大器。信号在放大之后，先进入隔离器，实现地线的浮空与隔离，然后送往600Hz低通滤波器，滤除高频干扰。最后，信号送入后级的电平调整电路处理。放大器的选择上选择了放大器AD623作为前置运放。前置放大器增益定在10倍左右，并采用2Hz高通滤波器来滤除甚低频干扰；使用了二阶巴特沃斯有源低通滤波器，肌电信号的频带集中在10～500Hz，因此低通滤波器的截止频率设计为600Hz。在液晶显示电路中，选用了MGLS320240单色图形显示屏。这样就解决了传统设备的成本高、不方便、抗干扰能力差的缺点。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
本发明包括4路肌电信号传感器、4通道信号调理电路、4通道电平调整电路、MCU电路、液晶显示电路及电源电路，其结构要点在于采用单片机C8051F320的MCU电路作为采集仪的核心；肌电信号由专用电极(肌电信号传感器)拾取后，采用差分方式传送到信号调理电路。经过调理电路的滤波和放大后，有效信号被送入电平调整电路。信号的电平被电平调整电路抬高，使之能符合C8051F单片机A/D转换的电平需求。C8051F单片机对信号进行AD采样后，进行数据打包，经USB接口送出。同时，采样数据经单片机处理之后，送往液晶屏作实时显示。采集仪整机使用交流220V供电，使用方便。市电经±15V双路输出变压器降压后，送入多种电压转换器，产生±5V、±12V和±3.3V多路直流电压，供采集仪内的电路使用。肌电信号由专用电极拾取后，送入前置差分放大器进行初步放大，并对各类干扰信号进行初步抑制。抑制干扰后的信号送入2Hz高通滤波器，滤除甚低频干扰后，信号才进入主放大器。主放大器电路具有较高的共模抑制比，放大倍数可以通过8选1的外挂精密电阻来调节。信号在放大之后，先进入隔离器，实现地线的浮空与隔离，然后送往600Hz低通滤波器，滤除高频干扰。最后，信号送入后级的电平调整电路处理。放大器的选择上选择了放大器AD623作为前置运放。AD623具有低输入偏置、低噪音、低增益漂移、高精度、低功耗等特性。该运放的共模抑制比超过90dB，增益在1～1000倍范围内可调。在前置放大器的设计过程中发现：如果放大器增益过高，由于噪声的影响，输出信号容易发生漂移，其输出将很快达到饱和；如果增益过低，由于肌电信号很微弱，将无法提取到有效的信号。调试结果表明：要使前置放大器有效运行，增益定在10倍左右较为理想。并采用2Hz高通滤波器来滤除甚低频干扰。使用了二阶巴特沃斯有源低通滤波器，肌电信号的频带集中在10～500Hz，因此低通滤波器的截止频率设计为600Hz。在液晶显示电路中，选用了MGLS320240单色图形显示屏。
Claims (3)
1.一种肌电信号采集装置，包括4路肌电信号传感器、4通道信号调理电路、4通道电平调整电路、MCU电路、液晶显示电路及电源电路，其结构要点在于采用单片机C8051F320的MCU电路作为采集仪的核心；肌电信号由专用电极(肌电信号传感器)拾取，送入前置差分放大器进行初步放大，并对各类干扰信号进行初步抑制。
2.根据权利要求1所述的一种肌电信号采集装置，其特征在于所述的高通滤波器频率为2Hz，滤除甚低频干扰后，信号进入主放大器；信号在放大之后，先进入隔离器，实现地线的浮空与隔离，然后送往600Hz低通滤波器，滤除高频干扰。
3.根据权利要求1所述的一种肌电信号采集装置，其特征在于所述的电平调整电路，放大器的选择上选择了放大器AD623作为前置运放；前置放大器增益定在10倍左右，并采用2Hz高通滤波器来滤除甚低频干扰；使用了二阶巴特沃斯有源低通滤波器，肌电信号的频带集中在10～500Hz，因此低通滤波器的截止频率设计为600Hz；在液晶显示电路中，选用了MGLS320240单色图形显示屏。
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Publications (1)
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ID=46004075
Family Applications (1)
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2010
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