基于labview的肌電信號的采集分析和電刺激控制-在線瀏覽
2024-07-29 14:26本頁面
【正文】 量設(shè)計最后確定該系統(tǒng)主要包括肌電信號的采集和電刺激控制兩部分。在此部分上位機(jī)向下位機(jī)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(jī)，使信號按比例放大。電刺激控制部分包括參數(shù)控制，波形預(yù)覽下載，時間控制報警，電刺激顯示及調(diào)節(jié)等幾部分，主要為了實(shí)現(xiàn)電刺激波形下傳，對參數(shù)控制和時間報警控制等功能。除以上兩部分外還包括系統(tǒng)時間和波形回放和打印兩個模塊。打印模塊的功能是對回放波形當(dāng)前顯示波形的打印輸出。利用計算機(jī)，配上相應(yīng)的硬件（如數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理電路等）和專用軟件一起構(gòu)成了既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器。 虛擬儀器研究涉及的基礎(chǔ)理論主要是計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。 虛擬儀器應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境主要有兩種：一種是基于傳統(tǒng)的文本語言的軟件開發(fā)環(huán)境，常用的有LabWindows/CVI、Visual BASIC 、Visual C++等；另一種是基于圖形化語言(Graphics Language ，G 語言) 的軟件開發(fā)環(huán)境，常用的有LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)和HPVEE等。由于LabVIEW提供了大量常用于自動化測試測量領(lǐng)域的圖形控件，這使得用戶可以在數(shù)分鐘之內(nèi)完成一套完整的從儀器連接、數(shù)據(jù)采集到分析、顯示和存儲的自動化測試測量系統(tǒng)。一般來說，它比使用其它編程語言快4～10 倍。因此，系統(tǒng)具備以下幾個功能（1）把采集到的肌電數(shù)據(jù)進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)換以便于對信號進(jìn)行處理（2）實(shí)時采集肌電信號并進(jìn)行濾波、保存等處理；（3）可隨時調(diào)出保存的肌電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究?？傮w自上而下分為系統(tǒng)時鐘模塊、信號采集模塊、電刺激控制模塊、波形回放模塊和波形打印模塊。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。圖1 模塊層次圖計算機(jī)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(shí)時趨勢圖控件顯示出信號曲線。用戶還可將信號數(shù)據(jù)存儲、回放和打印。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。上位機(jī)向下位機(jī)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(jī)，使信號按比例放大。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。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(jī)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(fèi)12位的分辮率，這樣計算機(jī)接收到的數(shù)據(jù)，其實(shí)是兩個數(shù)據(jù)表示一個采樣點(diǎn)。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。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(shí)的看到原始信號的各種特征。圖3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序框圖上位機(jī)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(jī)進(jìn)行數(shù)字濾波處理。運(yùn)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(yùn)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。常用指標(biāo)有電活動水平、積分肌電值和均方根值。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。通過積分肌
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