基于USB总线的神经网络重建仪研制

wozuishuai

7 ?! R9 C8 d# _# \摘要：研制了一种采用USB总线供电和数据传输的神经网络重建仪，以改进目前已有产品数据传输速度慢和电池供
6 S( M/ x! r0 K9 q4 S电耗费大的缺点。设计了系统的USB接口、电源、EMG信号放大滤波、单片机、电极接口和剌激等各部分电路,以及单
片机和PC处理软件,实现了系统的供电,数据传输以及信号的处理、显示和存储。实践表明,系统设计有效。
1 [% B! A, o* S9 E- E: R: Q+ P关键词 ：USB; USB总线电源;单片机;神经网络重建
- O& ]6 l5 E$ g7 I1引言
( W& W5 W9 {' y+ U( E4 `& _% |6 a. i神经网络重建是功能性电刺激的-种类型,也称为肌电触发电刺激
- U; ^* l# x8 L+ N( l(EMG-Triggered-Stim或EMG-Controlled-NMES)。其原理主要是利用生
物反馈和电刺激相结合的技术引导患者能认知重新再学习,将瘫痪患者
残留的自发肌电信号与神经肌肉电刺激结合起来,通过反复治疗帮助患
; O- R1 V, d1 a( M) p3 S1 N者重新建立新的大脑指挥功能,促进患者增强肌肉力量,提高其生活质
, G! V9 o/ h/ J+ v0 c量,是现代神经与康复医学主动治疗模式的典范。其具有比普通神经肌肉
4 q4 D! N: L$ j& T电刺激疗法更好的疗效”。神经网络重建仪作为神经网络重建疗法的康复
# J0 c5 b* z# E9 V5 Q仪器,能自动检测患者瘫痪肌肉发出的肌电信号,动态设定刺激阈值,控
* O# p& E( Z3 C9 a6 O制电刺激输出以刺激肌体。采用先进的电子和计算机技术,开发功能先
$ S7 d. s9 i% o8 s: B0 Z0 R2 H进、体积小巧使用方便的神经网络重建仪一直是其研制方向之一。但不
' L, `: D2 z9 v. y7 o/ A5 B5 {4 ~少已有的产品因采用电池供电、RS232通信或红外通信,使其在使用中数
据传输速度慢,特别是电池耗费量大,增加了应用成本。为此,我们采用
5 N) A* `% U% ^. v/ zUSB技术,实现了基于USB总线供电和数据传输的设计。
0 s' p3 G; {" }' V4 V7 X# ]- C9 H系统基本结构及原理
2.1系统整体框图
0 \5 Z2 A: r+ Q) f- t8 [' d本系统构成框图如图1所示。其基本工作原理为:当患者努力尝试
9 l  h' V4 J3 |5 y; N做-动作时,发出的肌电(EMG)信号经以AD620和OP27为主的程控多
- T  Z8 S* X3 `' M% F级放大和带通滤波、两级50H陷波及12位AD转换后,再经光电隔离
3 Y) V$ f* l" v4 S! V被单片机 P89C52x2采集，并在128x64点阵LCD上显示其波形。当
EMG信号达到或超过阈值时,单片机控制刺激电路产生O-60mA的可调
( W# J0 |' ~/ K: d$ _; e恒流刺激电流脉冲,通过电极接口电路和电极给予肌肉刺激,并能自动提


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