本实用新型专利技术公开了一种用于采集人体运动信号的传感器电路，包括微控制器、运动捕捉电路、肌电信号电路、肌动信号模块和蓝牙模块。本实用新型专利技术通过使用基于MEMS技术的加速度计、陀螺仪及磁力计，以获取人体在运动过程中的加速度、角速度等物理量，通过数据融合算法把这些信息进行处理得到人体运动姿态参数，使用三个表面肌电电极对肌肉电信进行采集，通过电路设计将信号进行放大、多级增益可调及硬件滤波，改善信噪比，通过使用MEMS技术的数字麦克风贴在人体皮肤表面，以采集肌肉在主动收缩时的横向振动力学信息。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种传感器电路，尤其涉及一种用于采集人体运动信号的传感器电路。
技术介绍
在物联网技术迅猛发展的大环境下，对人体行为或状态进行数字化，特别是人体运动学和力学方面的研究，提出了新的技术要求。要能更好地理解及分析人体运动状态，对其建立正确的数学模型，掌握运动参数和力学参数之间的关系，互为转换、补偿及验证，则首先需要有设备可以量化人体的关节运动以及肌肉腱力状态。当前针对运动学或力学分析的仪器，如基于摄像头技术的运动捕捉系统，或基于电极采集的肌电传感器，其本身都只能单一地检测到姿态信息或肌肉电信息。我国科研工作者在医疗领域开展了一些关于肌电和肌动信号结合以实现多自由度假肢控制的研究，这些研究建立了一些基础的肌肉信号检测模型，以实现人体力学方面参数的评估，但由于缺乏运动捕捉功能，不能与运动学研究进行统一，并且研究成果没有进一步形成产业。国外已有将运动捕捉及肌肉信号分析等技术应用到产业中，但产品多为功能单一的运动分析或力学分析系统，缺少两者相融合的功能，需要同时购买两种以上设备才能提供人体运动学和力学所需的检测数据以支持建立数学模型。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于采集人体运动信号的传感器电路。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：本技术包括微控制器、运动捕捉电路、肌电信号电路、肌动信号模块和蓝牙模块，所述运动捕捉电路、所述肌电信号电路和所述肌动信号模块的信号输出端均与所述微控制器的信号输入端连接，所述微控制器的信号输出端与所述蓝牙模块的信号输入端连接。本技术优选的，所述运动捕捉电路包括惯性测量单元和磁性传感器，所述惯性测量单元的SDA端和所述磁性传感器的SDA/SDO端连接后与所述微控制器的PB3端连接，所述惯性测量单元的SCL端和所述磁性传感器的SCL/SPC端连接后与所述微控制器的PB10端连接，所述惯性测量单元的INT1端与所述微控制器的PA1端连接，所述惯性测量单元的INT2端与所述微控制器的PA0端连接。本技术优选的，所述肌电信号电路包括第一放大器、第二放大器和滤波器，所述第一放大器的VIN-端串联第三十电容器后与第一探头连接，所述第一放大器的VIN+端串联第三十五电容器后与第二探头连接，所述第一放大器的VOUT端分别与所述第一放大器的REF端、所述第二放大器的IND+端和所述第二放大器的OUTC端连接，所述第二放大器的INB-端分别与所述第二放大器的INA-端、所述第二放大器的OUTA端、所述第二放大器的OUTB端和第三探头连接，所述第二放大器的INB+端分别与所述第二放大器的INC+端、所述第二放大器的INC-端、所述第二放大器的OUTD端、所述微处理器的PB12端和所述滤波器的IN端连接，所述滤波器的CLK端与所述微处理器的PC14端连接，所述滤波器的SHDN端与所述微处理器的PC13端连接，所述滤波器的OUT端与所述微处理器的PC15端连接。本技术优选的，所述肌动信号模块包括第一数字麦克风和第二数字麦克风，所述第一数字麦克风的LCK端分别与所述第二数字麦克风的LCK端和
所述微处理器的PB13端连接，所述第一数字麦克风的DOUT端分别与所述第二数字麦克风的DOUT端和所述微处理器的PB15连接。本技术优选的，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片，所述蓝牙芯片的RESET端与所述微处理器的PA8端连接，所述蓝牙芯片的TXD端与所述微处理器的PA10端连接，所述蓝牙芯片的RXD端与所述微处理器的PA9端连接，所述蓝牙芯片的RTS端与所述微处理器的PA11端连接，所述蓝牙芯片的CTS端与所述微处理器的PA12端连接，所述蓝牙芯片的LPO端与所述微处理器的PA14端连接。本技术优选的，所述微处理器上连接有复位电路，其之间通过接插件连接，所述微控制器的PA13端分别与所述接插件的第三端和第四双相二极管的第一端连接，所述第四双相二极管的第二端分别与所述接插件的第五端、第五双相二极管的第一端和第三双相二极管的第一端连接后接地，所述接插件的第一端分别与直流电源和所述第三双相二极管的第二端连接，所述微控制器的PA14端分别与所述第五双相二极管的第二端和所述接插件的第三端连接。本技术优选的，所述复位电路包括第一复位芯片、第二复位芯片和复位开关，所述第一复位芯片的IN端分别与第一复位芯片的GND端、所述第二复位芯片的VCC端、复位开关的第一端和所述接插件的第一端连接，所述复位开关的第二端与所述第二复位芯片的IN端连接，所述第一复位芯片的EN端串联第二二极管后与所述第二复位芯片的OUT端连接，所述第一复位芯片的OUT端与直流电源连接。本技术的有益效果在于：本技术通过使用基于MEMS技术的加速度计、陀螺仪及磁力计，以获取人体在运动过程中的加速度、角速度等物理量，通过数据融合算法把这些信息
进行处理得到人体运动姿态参数，使用三个表面肌电电极对肌肉电信进行采集，通过电路设计将信号进行放大、多级增益可调及硬件滤波，改善信噪比，通过使用MEMS技术的数字麦克风贴在人体皮肤表面，以采集肌肉在主动收缩时的横向振动力学信息。附图说明图1是本技术所述肌动信号模块的电路图；图2是本技术所述肌电信号电路的电路图；图3是本技术所述运动捕捉电路的电路图；图4是本技术所述微控制器的电路图；图5是本技术所述蓝牙模块的电路图；图6是本技术所述滤波电路的电路图；图7是本技术所述复位电路的电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：本技术包括微控制器、运动捕捉电路、肌电信号电路、肌动信号模块和蓝牙模块，运动捕捉电路、肌电信号电路和肌动信号模块的信号输出端均与微控制器的信号输入端连接，微控制器的信号输出端与蓝牙模块的信号输入端连接。如图3和图4所示，运动捕捉电路包括惯性测量单元U14和磁性传感器U13，惯性测量单元U14的SDA端和磁性传感器U13的SDA/SDO端连接后与微控制器U18的PB3端连接，惯性测量单元U14的SCL端和磁性传感器U13的SCL/SPC端连接后与微控制器U18的PB10端连接，惯性测量单元U14的INT1
端与微控制器U18的PA1端连接，惯性测量单元U14的INT2端与微控制器U18的PA0端连接。如图2、图4和图6所示，肌电信号电路包括第一放大器U8、第二放大器U12和滤波器U20，第一放大器U8的VIN-端串联第三十电容器C30后与第一探头E4连接，第一放大器U8的VIN+端串联第三十五电容器C35后与第二探头E5连接，第一放大器U8的VOUT端分别与第一放大器U8的REF端、第二放大器U12的IND+端和第二放大器U12的OUTC端连接，第二放大器U12的INB-端分别与第二放大器U12的INA-端、第二放大器U12的OUTA端、第二放大器U12的OUTB端和第三探头E6连接，第二放大器U12的INB+端分别与第二放大器U12的INC+端、第二放大器U12的INC-端、第二放大器U12的OUTD端、微处理器U18的PB12端和滤波器U20的IN端连接，滤波器U20的CLK端与微处理器U18的PC14端连接，滤波器U20的SHDN端与微处理器U1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于采集人体运动信号的传感器电路，其特征在于：包括微控制器、运动捕捉电路、肌电信号电路、肌动信号模块和蓝牙模块，所述运动捕捉电路、所述肌电信号电路和所述肌动信号模块的信号输出端均与所述微控制器的信号输入端连接，所述微控制器的信号输出端与所述蓝牙模块的信号输入端连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于采集人体运动信号的传感器电路，其特征在于：包括微控制器、运动捕捉电路、肌电信号电路、肌动信号模块和蓝牙模块，所述运动捕捉电路、所述肌电信号电路和所述肌动信号模块的信号输出端均与所述微控制器的信号输入端连接，所述微控制器的信号输出端与所述蓝牙模块的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种用于采集人体运动信号的传感器电路，其特征在于：所述运动捕捉电路包括惯性测量单元和磁性传感器，所述惯性测量单元的SDA端和所述磁性传感器的SDA/SDO端连接后与所述微控制器的PB3端连接，所述惯性测量单元的SCL端和所述磁性传感器的SCL/SPC端连接后与所述微控制器的PB10端连接，所述惯性测量单元的INT1端与所述微控制器的PA1端连接，所述惯性测量单元的INT2端与所述微控制器的PA0端连接。3.根据权利要求1所述的一种用于采集人体运动信号的传感器电路，其特征在于：所述肌电信号电路包括第一放大器、第二放大器和滤波器，所述第一放大器的VIN-端串联第三十电容器后与第一探头连接，所述第一放大器的VIN+端串联第三十五电容器后与第二探头连接，所述第一放大器的VOUT端分别与所述第一放大器的REF端、所述第二放大器的IND+端和所述第二放大器的OUTC端连接，所述第二放大器的INB-端分别与所述第二放大器的INA-端、所述第二放大器的OUTA端、所述第二放大器的OUTB端和第三探头连接，所述第二放大器的INB+端分别与所述第二放大器的INC+端、所述第二放大器的INC-端、所述第二放大器的OUTD端、所述微处理器的PB12端和所述滤波器的IN端连接，所述滤波器的CLK端与所述微处理器的PC14端连接，所述滤波器的SHDN端与所述微处理器的PC13端连
\t接，所述滤波器的OUT端与所述微处理器的PC15端连接。4.根据权利要求1所述的一种用于采集人体运动信...
【专利技术属性】
技术研发人员：林焯华，
申请(专利权)人：广州阿路比电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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