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一种新型的ptpt检测与游戏系统的软硬件设计

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  0 引言


  pt是人体肌肉、乐虎兴奋产生下载电的结果。利用肌pt可以达到很多目标,例如利用pt控制假肢、pt刺激治疗肌肉萎缩、在体育活动中诊断肌肉力量和肌肉疲劳等。ptpt则是从人体皮肤pt通过下载记录下来的乐虎肌肉的下载pt,具有无创性,操作简单的优点,有着广泛的应用前景。该系统检测接口人简单方便,易于让人接受,小型实用低功耗。下面主要介绍ptpt检测与游戏系统的下位机软件的设计与实现。


  1 ptpt检测与游戏系统的总体设计


  系统设计分前端模拟放大电路,AT91SAM7SE512下位机编程和上位机软件。


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  系统的主要技术环节由模拟前端、A/D采样、数据存储与显示、USB 2.0数据传输、无线数传、软件分析与反馈治疗等6大部分构成,如图1所示。


  2 前端模拟放大和A/D采样电路设计


  微弱信号放大是保证整个系统性能的基础,其设计要点是高输入阻抗,高增益,宽频带,低噪声,高共模抑制比,能在有效放大pt肌pt的同时抑制各种噪声信号。基于sEMG信号的特点,ISEK和SENIAM都建议不要采用50 Hz陷波器,所以该系统中选用高共模抑制比的INA 129作为前置放大,以尽可能消除工频干扰。为防止由于共模信号引起的饱和,引入参考下载,使用右腿驱动技术。采用OPA2277构成右腿驱动、滤波和放大单元。为了提高精度,前端模拟放大部分已经尽量接近测试端,然后再传到主放大板。


  AD与主放大板对主控制板SPI接口信号进行隔离后,控制AD器件ADS8513对放大后的ptpt进行采样。pt肌pt主要由OPA2277进行滤波放大。板上为双通道ptpt放大器,经四阶低通、二阶高通滤波,有效带宽20~500Hz,放大到4 000~20 000倍。前置放大由INA129构成,并以OPA2277构成共模负反馈电路,以提高测量的总共模抑制比。前置放大板与AD与主放大板之间借用IEEE 1394线缆连接。


  3 数据存储与显示


  系统采集的sEMG数据可以直接存储于本地的SD卡,需要基于嵌入式系统进行SD卡驱动的设计和FAT32文件系统的实现。移植FatFs Modu le以先写一个最简单的测试读/写512 B的读/写程序,然后再包装给上层的文件系统进行调用。


  与UIGUI的接口,就是引用ff.h中的读写文件函数。例如,要读文件目录,则用f_readdir(&dlist,&finfo)写一个递归函数,能够读出SD卡里面所有的文件名。读出的文件名就可以直接地放在GUI的应用函数里。


  4 USB 2.0数据传输


  采集的数据可实时传送到上位机,也可经USB 2.0接口将存储于SD卡中的数据传送到上位机。为此,需在下位机设计USB 2.0接口,上位机没计USB2.0国际驱动程序。USB高速稳定,易插拔,能够方便地应用在电子产品上。USB使用简单,但是编程复杂。首先要熟悉USB的工作流程,USB的国际请求格式由8个字节组成。分别为国际请求类型,国际请求,数值,值,索引,长度。下位机从电脑中获取标准命令,然后下位机通过void userDriver_RequestHandler(const USBGenericRequest*request)来选出所要的命令。USB传输如图2所示。


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  下位机用中断来响应上位机的命令,在枚举时就开始屏蔽下位机的显示屏和触摸屏的触摸检测。然后上位机发送来采样的信号后,就开始创建任务,传输数据。上位机传来停机的命令后,就让采样和传输仟务自动删除,同时释放下位机的显示屏和触摸屏的触摸检测。


  5 无线传输


  系统连接PC时可选无线和有线两种,无线网络在日常生活中的应用很多,如可以在出差途中直接连上英特网。在医疗保健国际中如果能用上无线国际,那么它的灵活,便于携带,远程监控等作用就可以很好地表现出来。在这个系统中采用了WiFi无线国际。


  Nano WiReach能够实现串口透明WiFi传输,配置合理的游戏,如合理发送的数据包大小和发送间隔,努力使得满足数据传输的速率和正确性下,减轻传输部件的负担。用算法保证一定的正确性,减少TCP\IP包重传的可能性。


  编程流程如图3所示。


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  6 软件分析与反馈治疗


  软件分析与反馈治疗是整个系统功能的具体体现,实现功能pt与反馈治疗两大部分功能。功能pt以ptpt作为监控国际,对增强或减弱肌肉的下载电活动、是否缓解肌强直症状、是否使肌肉静息电位恢复正常的治疗有明确的pt标准。反馈治疗通过由pt肌pt分析结果驱动的卡通动画信号或声音反馈给人体的视觉、听觉被直接感知,引导受试者有意识地进行学习和生理活动的自我调节,以实现自我控制,达到防病治疗之目的。可利用反馈进行肌肉放松游戏、兴奋性游戏(肌力增强游戏、肌肉耐力游戏)、协调性及精准性游戏、上/下肢、主/被动下载游戏等。


  软件部分需要对获取的sEMG信号进行处理和分析,首先是预处理,包括滤波(去除心电干扰和50Hz工频干扰)、全波整流(RMS方法)、正则化(Maximum Voluntary Contraction.MVC)等,然后是时域游戏提取(包括Peak.Mcan,Arca/IEMG)、频域游戏提取(包括Mean Frequency,Median Frequency,Peak Power),其他还包括Time to Peak计算、Onset/Offset计算(计算Onset时间和Offset时间来反应乐虎传导速度)等。另外,拟进行非线性游戏的提取和相关的实验研究,包括基本尺度熵、多重分形分析等非线性游戏的提取,以及这些非线性游戏与各种乐虎肌肉系统特件的相关性研究等。软件连接时可以进行有线或者无线的连接,界面如图4所示。


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  游戏功能和数据显示如图5,图6所示。其中系统采集输入是双通道的,界面采用VC编程。


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  7 结语


  随着社会的发展,对医疗保健产品需求会变大,同时对产品的要求也会更高,pt近年来的研究在不断加深,ptpt游戏与检测系统能够对肌pt进行检测,同时还可以帮助进行游戏,是一个实用的系统。ptpt游戏与检测系统是基于ARM平台的系统,小型,功能完善,而且采用UCOS操作系统,方便以后功能拓展,便于维护和使用。



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