便攜式肌電信號采集及人體動作識別設(shè)計方案

　　一、方案背景

　　肌電信號作為生物電信號的一種，是產(chǎn)生肌肉動力的電信號根源，它是肌肉中很多運動單元的動作電位在時間和空間上的疊加，很大程度上上反應(yīng)了神經(jīng)、肌肉的運動狀態(tài)。從獲取肌電信號的來源來看，一般有兩種，一種是通過針電極插入肌肉獲取，即針式肌電信號，其優(yōu)點是干擾小，易辨識，但是會對人體造成傷害;另外一種通過電極片獲取人體皮膚表面的肌電信號，即表面肌電信號(sEMG)，這種方法比較簡單，對人體也沒有傷害，比較常用。本設(shè)計中采集的是表面肌電信號。

　　表面肌電信號可以從人體很多部位獲取，比如小腿、大腿、腰、后背、頸部等，從不同部位獲取的表面肌電信號攜帶著相應(yīng)部位的運動和功能信息。例如，腿上的肌電信號反應(yīng)腿部的運動狀態(tài)，如行走、跑步、蹲下等。將表面肌電信號用于研究人體運動狀態(tài)有著非常重要的價值。在醫(yī)療康復(fù)工程中，表面肌電信號可以用于病人治療，在仿生學(xué)中，表面肌電信號可以用于人工假肢的研究。

　　二、方案整體設(shè)計

　　圖1 方案系統(tǒng)框圖

　　從上面設(shè)計框圖中可以看出，系統(tǒng)設(shè)計主要由5個部分組成，其中濾波與放大是電路設(shè)計的主要部分，因為如果采集不到表面肌電信號后面的工作將無法進行。信號轉(zhuǎn)換主要是做A/D轉(zhuǎn)換工作，信號表示就是要繪制表面肌電圖。

　　三、方案硬件設(shè)計

　　圖2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計框圖

　　硬件設(shè)計部分，主要是四個模塊：模擬信號模塊，微處理器模塊，TFT顯示模塊和電源模塊，上圖已用不同顏色加以標記。