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文档简介

本科毕业设计(论文)( 2 016 届 )题 目 表面肌电信号检测电路的设计学 院 物理与电子工程学院专 业 电气工程及其自动化班 级 12 电气工程及其自动化(1)班学 号 1230230007学生姓名 陈梦力指导教师 杨广映 讲师完成日期 2016 年 3 月台州学院毕业设计(论文)学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权台州学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密,在一年后,解密适用本授权书。无密级。(请在以上相应方框内打“”)作者签名: 日期: 2016 年 月 日导师签名: 日期: 2016 年 月 日表面肌电信号检测电路的设计Design of surface EMG signal detection circuit学生姓名:陈梦力Student: Chen MengLi指导老师:杨广映 讲师Adviser: lecturer Yang GuangYing台州学院物理与电子工程学院School of Physics Multisim; Detecting circuit;Data acquisition card台州学院毕业设计(论文)2目 录1. 绪论 .51.1肌电信号研究意义 .51.2肌电信号研究发展 .51.3本文研究内容 .52肌电信号生物基础和特征 .62.1肌电信号生物基础 .62.2肌电信号的特征 .73肌电信号检测电路硬件设计 .83.1总体设计框图 .83.2肌电信号检测电路设计 .83.2.1. 电极采集.83.2.2. 仪表放大电路.93.2.3. 高通滤波电路.103.2.4. 低通滤波电路.113.2.5. 带阻滤波电路.123.2.6. 差分调压电路.123.2.7. 供电电源电路.134肌电信号检测电路的 Multisim 仿真 .134.1Multisim 仿真环境介绍 .144.2电路模块仿真测试 .144.2.1. 仪表信号放大电路仿真.144.2.2. 高通电路仿真.15 4.2.3. 低通电路仿真.164.2.4. 带阻电路仿真.18 5. 硬件制作及安装.195.1. 肌电信号检测电路板制作.195.2. 数据采集卡安装.21台州学院毕业设计(论文)36肌电信号检测系统调试 .216.1调试方法及流程 .216.2调试中遇到的问题以及解决方法 .216.3数据记录与结果分析 .227总结与展望 .23参考文献 .25谢 辞 .26附 页 .27台州学院毕业设计(论文)41. 绪论因战争、疾病、事故导致残疾的人越来越多,对于残疾人的医治,使用假肢可以很好地弥补他们在生活上所带来的不便。假肢有很多种,其中肌电假肢是由大脑神经控制肢体肌肉动作产生的肌电信号,电路板采集和检测肌电信号,并控制驱动电机产生动作,肌电假肢使用起来灵活,控制精度高,是将来假肢主要的发展趋势5。肌电信号检测还可以应用于远程医疗,借助仿真机械手进行手术,此外肌电信号检测在运动生物学、科学体育等方面有广泛的应用 3。1.1肌电信号研究意义肌肉刺激时会生成一个个电位序号,在皮肤表面聚集,形成表面肌电信号 3,9。通过对肌电信号的研究,表面肌电信号在医疗方面和科学体育等方面有广泛的应用。在医疗康复中,对表面肌电信号的采集、检测和分析可以控制微电机让假肢做出相对应的动作,完成相对应的动作。在科学体育中,通过对肌电信号的检测,对肌肉运动中的状态进行研究,促进科学体育的发展 3,9。1.2肌电信号研究发展通过肌电信号特征,来有效采集肌电信号是重要的。在假肢控制和康复研究领域,对于肌电信号与肌肉力的关系,肌电信号与关节转矩间关系,肌肉疲劳时的及肌电信号特征及补偿方法等的研究越来越多 14。1791 年加伐尼在蛙类肌肉上做实验,证明肌肉的动作与电信号有一定的关系13。1851 年法国的杜波依斯一雷蒙德最早检测到人体肌肉的电信号 13。1907 年派帕利用弦线检流计记录到人臂肌肉的电势差 13。1922 年加塞和厄兰格才用阴极射线示波器观察到了肌电图 13。到了 1950 以后,电子技术的发展和计算机的出现,使人们对肌电信号的有了进一步地发展研究。后来微处理器的出现实现了肌电信号定量分析 13。这些技术的发展,使得促进了肌电信号检测的发展。台州学院毕业设计(论文)51.3本文研究内容本文研究的是对表面肌电信号检测电路的设计,检测电路的作用是将人体表面的肌电通过电路板采集进来,然后将采集到的人体肌电信号传输给数据采集卡,最后将肌电信号在电脑上显示出来。表面肌电信号具有微弱性,交变性,低频性的特点,检测电路主要分为电极信号采集,仪表芯片放大,高通滤波,低通滤波,带阻滤波,差分调压和供电电源这七个模块,通过肌电信号检测电路,将肌电信号有效地采集到电脑端。2肌电信号生物基础和特点2.1肌电信号生物基础肌电信号是由脊髓中运动神经元发出的电信号。运动神经元主要是由细胞体、树突、轴突、髓鞘和神经末梢组成,如图 2-1。图 2-1 神经元结构组成神经元可以传输信号,膜上有很多受体和离子通道,当递质与

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