基于labview的肌電信號的采集分析和電刺激控制(編輯修改稿)
2024-07-15 14:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 由放大倍數(shù)調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、濾波及數(shù)據(jù)處理模塊和存儲模塊組成。電刺激控制模塊由參數(shù)控制模塊、波形預(yù)覽下載模塊、時間控制報警模塊和電刺激波形顯示調(diào)節(jié)模塊。設(shè)計模塊層次圖如圖1所示。圖1 模塊層次圖計算機接收到數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理，把數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和數(shù)字濾波處理，經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)由LabVIEW的實時趨勢圖控件顯示出信號曲線。此外，還要對信號要進(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。用戶還可將信號數(shù)據(jù)存儲、回放和打印。在電刺激控制部分，可把預(yù)先編制好的治療處方波形下載到波形存儲器中，并通過串口把處方選擇、頻率、幅值參數(shù)傳給單片機，然后由單片機完成參數(shù)控制的工作。在治療上，前面板有時間報警控制，等治療時間到有聲光報警功能。前面板設(shè)計如圖2所示。上位機向下位機發(fā)送采集命令后，開始接收采集數(shù)據(jù)，并調(diào)節(jié)放大倍數(shù)下傳給單片機，使信號按比例放大。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)處理后顯示其信號。該部分的信號主要由采集模塊完成，采集模塊由放大倍數(shù)調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、濾波及數(shù)據(jù)處理模塊和存儲模塊組成。這里主要介紹數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、濾波及數(shù)據(jù)處理模塊和存儲模塊。由上周的硬件設(shè)計可知：硬件系統(tǒng)選用的AD轉(zhuǎn)換芯片是12位的，而51單片機的數(shù)據(jù)總線寬度為8位，所以我們必須用兩個8位的數(shù)據(jù)單元存儲一個12位的數(shù)據(jù)，才能保證不浪費12位的分辮率，這樣計算機接收到的數(shù)據(jù)，其實是兩個數(shù)據(jù)表示一個采樣點。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，就必須將相應(yīng)的兩個數(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)。來自串口的數(shù)據(jù)是字符串類型的，因此轉(zhuǎn)換之前必須先進(jìn)行字符串?dāng)?shù)據(jù)到數(shù)值型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。根據(jù)AD輸入電壓．10+10V，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)04095的正比例線性關(guān)系得出關(guān)系式：A(i)=(（D(i)－2n1）/2n1)Vm=(（D(i)－2048)/2048)10A(i)為輸入電壓，D(i)為轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，Vm為輸入最大幅度。采樣數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通過以上兩式轉(zhuǎn)化成了相應(yīng)的電壓值，電壓值經(jīng)顯示圖表顯示就能較好的恢復(fù)成原始信號，讓用戶能夠方便真實的看到原始信號的各種特征。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序框圖如圖3所示。圖3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序框圖上位機接收到數(shù)據(jù)后還要進(jìn)行結(jié)果處理，為了進(jìn)一步消除干擾，在上位機進(jìn)行數(shù)字濾波處理。由于采集的肌電信號頻率分布在101KHz的范圍，所以肌電信號采集到PC機后經(jīng)過101KHz的帶通濾波和50Hz陷波器處理。運動單元是肌肉活動的最小單位，也是肌電信號產(chǎn)生的最直接因素，當(dāng)人的肌肉緊張程度不同時，參與活動的運動單元數(shù)量也不相同，相應(yīng)的肌電信號的幅度和信號頻率范圍也不一樣。在肌電信號的時域分析中，將肌電信號看作是時間的函數(shù)，可計算信號的均值、幅度直方圖等統(tǒng)計指標(biāo)來反映信號振幅在時間域上的變化。常用指標(biāo)有電活動水平、積分肌電值和均方根值。由于肌電信號振幅和肌張力呈一定力一電對應(yīng)關(guān)系，故時域指標(biāo)可實時反映肌電活動水平。經(jīng)過濾波和積分肌電值的數(shù)據(jù)處理程序框圖如圖4所示。通過仿真實驗得到的采集肌電信號和積分肌電值的波形如圖5所示。通過積分肌電值更加直觀的把肌肉緊張程度反饋給患者，當(dāng)肌肉緊縮時，幅度變大，頻率變高；當(dāng)肌肉收縮時，幅度變小，頻率變低?；颊呖筛鶕?jù)顯示的
外語相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1