基于labview的肌電信號(hào)的采集分析和電刺激控制(存儲(chǔ)版)
【正文】 機(jī)，然后由單片機(jī)完成參數(shù)控制的工作。 LabVIEW 提供 8 位、 16 位、 32 位的二進(jìn)制數(shù)，要正確顯示和分析信號(hào)，就必須將相應(yīng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成 16 位或 32 位的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)選用了 16 位的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后為 D(i)=D(j) 16+D(j+1) D(i)為轉(zhuǎn)換后 16 為數(shù)據(jù)， D(j)為上傳的高 8 為數(shù)據(jù)， D(j+1)為上傳的低 4位數(shù)據(jù)。在肌電信號(hào)的時(shí)域分析中，將肌電信號(hào)看作是時(shí)間的函數(shù)，可計(jì)算信號(hào)的均值、幅度直 方圖等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)來反映信號(hào)振幅在時(shí)間域上的變化。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有文件存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)等方式，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用文件存儲(chǔ)。在 進(jìn)行電刺激前，使用者可根據(jù)需要選擇刺激波形，頻率和幅度，通過“ VISAWrite” VI 把命令和數(shù)據(jù)傳遞至單片機(jī)， 單片機(jī)循環(huán)接收上位機(jī)傳來的命令和數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的值來調(diào)節(jié)存儲(chǔ)器的波形選擇的地址，樣本點(diǎn)讀取的時(shí)間和幅度的控制。 表 1 處方類型表 處方類型號(hào) 處方類型名 描述 1 間動(dòng)疏波（ MF） 低頻：?jiǎn)雾?xiàng)整流， 50Hz 2 間動(dòng)密波（ DF） 低頻：雙向 z 整流， 100Hz 3 25 超刺激 低頻： 2ms 脈寬 5ms 間歇時(shí)間，約 143Hz 4 等幅正弦中頻 中頻： 1KHz4KHz 可調(diào) 5 功能電刺激 低頻：刺激脈寬 50500us，頻率和時(shí)間可調(diào) 在下載前可預(yù)覽波形，確認(rèn)后再依次將一個(gè)周期的波形下傳到波形存儲(chǔ)器指定的單元中。打印模塊的功能是對(duì)回放波形當(dāng)前顯示波形的打印輸出?？傊?，在這次作業(yè)中我受益匪淺。但通過對(duì) LabVIEW 進(jìn)行了幾天的摸索學(xué)習(xí)，我終于把課程設(shè)計(jì)做好了，并發(fā)現(xiàn) LabVIEW 很實(shí)用。程序框圖如圖 11 所示。再如在康復(fù)訓(xùn)練時(shí)，選擇處方波形 5 功能電刺激，其為脈寬在 50—500us 可調(diào)的方波脈沖，頻率以步進(jìn)為 1 可調(diào)，一般在低頻范圍內(nèi)，通過控制時(shí)間來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生刺激脈沖的個(gè)數(shù)，如要實(shí)現(xiàn)脈寬 200us，頻率 2Hz，持續(xù) 2 秒，則是 4 個(gè)刺激脈沖。 參數(shù)下傳通信模塊 通過 VISA Configure Serial Port(串口初始化子 V1)， VISA Read(讀串口子VI)， VISA Write(寫串口子 vi)， VISA Bytes at Serial Port(檢測(cè)串口輸入緩沖中字節(jié)數(shù)子 VI)， VISA Close(關(guān)閉串口子 VI)等庫函數(shù)完成和下位機(jī)通信，處理處方選擇，幅度，頻率參數(shù)調(diào)節(jié)的下傳，程序框圖如圖 7 所示。患者可根據(jù)顯示的肌電信號(hào)和積分肌電值來進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，或者可以和電刺激相結(jié)合，電刺激器由計(jì)算機(jī)控制，采集患者的 11 肌電 信號(hào)，然后按照預(yù)先確定的刺激參數(shù)控制電刺激器對(duì)患者的肌肉或其支配神經(jīng)進(jìn)行刺激，以產(chǎn)生肌肉收縮，帶動(dòng)關(guān)節(jié)按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，起到康復(fù)訓(xùn)練的作用。由于采集的肌電信號(hào)頻率分布在 101KHz 的范圍，所以肌電信號(hào)采集到 PC 機(jī)后經(jīng)過 101KHz 的帶通濾波和 50Hz 陷波器處理。這里主要介紹數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、濾波及數(shù)據(jù)處理模塊和存儲(chǔ)模塊。此外，還要對(duì)信號(hào)要進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，從而得到更便于用戶接受的反饋信號(hào)。并且 LabVIEW 易用 易學(xué)，具 6 有以下幾個(gè)主要的優(yōu)勢(shì) （ 1） 提供了豐富的圖形控件，采用圖形化的編程方法； （ 2）采用數(shù)據(jù)流模型，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的多線程，從而充分利用處理器的處理能力； （ 3）提供了大量的驅(qū)動(dòng)與專用工具，幾乎能與任何接口的硬件輕松連接； （ 4）內(nèi)建了 600 多個(gè)分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號(hào)處理； （ 5） 通過 DLL 、 ActiveX、 .NET 或 MATLAB 腳本節(jié)點(diǎn)等技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn) LabVIEW 與其它編程語言的混合編程； （ 6）提供了豐富的附加模塊，用于擴(kuò)展 LabVIEW 在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，如實(shí)時(shí)模塊、 PDA 模塊 、 FPGA 模塊等 總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的軟件部分旨在完成對(duì)肌電信號(hào)的采集、處理、分析等
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