一种分布式高抗扰肌电信号采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分布式高抗扰肌电信号采集装置，包括稳压模块、前端陷波模块、模数转换模块、微处理器以及分布式数据传输模块；所述的前端陷波模块将采集的差分信号输出至模数转换模块，所述的模数转换模块通过SPI总线与微处理器连接，微处理器将处理后的信号输出给分布式数据传输模块，由分布式数据传输模块对外发送数据。采用分布式采集方式，采集系统体积小，可方便的固定在人体任意位置进行前端采集，应用灵活；采样通道数可随需要进行相应增减；采样速率高，且可调节，最高可达32Kbps；系统抗干扰能力强。

Distributed high anti-interference EMG signal acquisition device and method

The invention relates to a distributed high anti-interference EMG signal acquisition device, which comprises a voltage stabilizing module, front-end notch module, analog-to-digital conversion module, a microprocessor and a distributed data transmission module; wherein the front end of the notch module collects the differential signal output to the analog-to-digital conversion module, analog-to-digital conversion module through the SPI connection with the microprocessor the bus, the microprocessor outputs the signal after processing to distributed data transmission module, data transmission module sends by distributed data. The distributed data acquisition system, data acquisition system has the advantages of small size, can be conveniently fixed on any position of the body of data acquisition, flexible application; sampling channel number can be increased and decreased as required; the sampling rate is high, and can be adjusted up to 32Kbps; the system has strong anti-interference ability.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式高抗扰肌电信号采集装置及方法
本专利技术涉及肌电信号采集
，尤其涉及一种分布式高抗扰肌电信号采集装置及方法。
技术介绍
人体肌电信号的准确采集，对可靠获取人体运动意图并开展相关的诸如假肢等助力项目研究具有重要意义，但肌电信号幅值往往较小，很容易淹没在环境注入的噪声当中，对于信号精确采集产生了极大的影响，现有的肌电采集系统一般由前端放大电路、滤波电路以及模数转换电路以及数据传输电路组成，其体积往往较大，同时可采样通道数固定，无法根据实际需求进行实时灵活增减，而且采集速率往往较低，大大降低了其应用的灵活性。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种分布式高抗扰肌电信号采集装置及方法，该方法的专利技术目的在于在有效克服环境噪声干扰的同时，能够快速精确的采集肌电数据，同时采用分布式的采集方法有效减少了采集系统的体积，极大的增大了系统应用的灵活性。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种分布式高抗扰肌电信号采集装置，包括稳压模块、前端陷波模块、模数转换模块、微处理器以及分布式数据传输模块；所述的前端陷波模块将采集的差分信号输出至模数转换模块，所述的模数转换模块通过SPI总线与微处理器连接，微处理器将处理后的信号输出给分布式数据传输模块，由分布式数据传输模块对外发送数据。进一步，所述前端陷波模块包括放大器INA333、运放OPA2111、电阻R1～R9、电容C1～C8；INA333的1脚通过电阻R1与8脚相连，2脚连接电阻R2后作为差分正输入端，3脚连接电阻R3后作为差分负输入端，在2、3脚之间连接电容C2，4脚接-2.5V电源并通过电容C3接地，5脚直接接地，7脚接+2.5V电源并通过电容C1接地，6脚分别与电阻R6的一端、电容C7的一端连接，电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端、电容C6的一端连接，电容C6的另一端分别与OPA2111的6脚、OPA2111的7脚、电阻R8的一端连接，电容C7的另一端、电阻R8的另一端均连接至电容C8的一端，电阻R7的另一端、电容C8的另一端均连接至OPA2111的3脚；OPA2111的1脚依次连接电阻R5、R4后接地，2脚通过电阻R4接地，4脚通过电容C5接地，4脚还接-2.5V电压，5脚通过滑动电阻R9与1脚相连后作为前端陷波模块的输出端；8脚通过电容C4接地，8脚还接+2.5V电压。进一步，所述的模数转换模块包括ADS1298芯片及其外围电路；ADS1298芯片包括A1～A8、B1～B8、C1～C8、D1～D8、E1～E8、F1～F8、G1～G8、H1～H8共64个引脚；H2分别与电阻R64的一端、电容C102的一端连接，电阻R64的另一端分别与电阻R63的一端、电容C101的一端连接，电阻R63的另一端作为正差分输入端，H1分别与电阻R66的一端、电容C104的一端连接，电阻R66的另一端分别与电阻R65的一端、电容C103的一端连接，电阻R65的另一端作为负差分输入端，负差分输入端接地；电容C101的另一端、电容C102的另一端、电容C103的另一端、电容C104的另一端均接地；E4接地，D3通过电容C51接AVSS电源端；C3分别与R8的一端、C31的一端连接，A3连接R8的另一端，B3连接电阻R6的一端，R6的另一端、C31的另一端连接在一起作为ECG_RL端；B4、A4、C6、A6、B6、A7连接在一起接AVDD电源端，B7端连接并联电容C52、C54后接AVSS电源端，D4、C5、A5、B5、A8、D5连接在一起后通过连接并联电容C59、C60接地，同时D4、C5、A5、B5、A8、D5连接在一起接AVSS电源端；C8、D8连接在一起接DVDD电源端，B8接地，C7、D7、H7均接地；D6、E8、F8、F7、G7、H8分别作为SPI_DRDY端、SPI_OUT端、SPI_CLK端、SPI_CS端、SPI_START端、SPI_IN端；G8接晶振3脚，晶振1脚与4脚接在一起后通过C77与晶振2脚连接，晶振2脚接地，晶振1、4脚均接DVDD电源，晶振1、4脚接在一起后通过电阻R50与G6相连，晶振1、4脚接在一起后通过电阻R51与G5相连，G6作为RESETB端，G5作为PWDNB端，G5通过电阻R58接地，H6连接电容C84后接AVSS电源端，H5连接电容C97接AVSS电源端，G3连接电容C92后接AVSS电源端，H3、H4间并联电容C82、C83，H4接AVSS电源端。在AVDD与AVSS间并联两电容C39、C40，在AVDD与地之间并联两电容C43、C44，在DVDD与地间并联两电容C45、C46；SPI_CLK端、SPI_IN端、SPI_OUT端、SPI_DRDY端、SPI_CS端、RESETB端、PWDNB端、SPI_START端分别通过电阻R10、R13、R15、R16、R17、R18、R19、R26与微处理器的SCK_1端、MOST_1端、MISO_1端、XDRDY端、NSS_1端、XRESET端、XPWDN端、XSTART端连接，通过SPI协议将数据输出至微处理器。进一步，所述ADS1298芯片为NFBGA封装的ADS1298RIZXGR、ADS1298RIZXGT、ADS1298CZXGT或ADS1298CZXGR芯片。进一步，所述分布式数据传输模块采用ESP8266模块以WIFI传输方式传输数据。进一步，所述分布式数据传输模块采用CAN总线传输方式。进一步，所述DVDD、AVDD、AVSS电源电压分别为3.3V、+2.5V、-2.5V；所述稳压电路包括DVDD稳压部分与AVDD、AVSS稳压部分；DVDD稳压部分结构为：包括TPS7A4701RGWR、电阻R6～R8、电容C2、C4～C8、旁路电容C9～C10；TPS7A4701RGWR的1脚、3脚、20脚接+4.2V电源，TPS7A4701RGWR的1脚、20脚还通过并联的C4、C5、C6、C9接地；7脚接地，8脚、11脚、12脚分别通过R6、R7、R8接地，13脚、15脚、16脚均通过并联的C7、C8、C10接地，并输出稳定的DVDD；14脚通过C2接地，17脚、18脚、19脚、2脚均直接接地；AVDD、AVSS稳压部分结构为：包括TPS60403、TPS73201、TPS72301、电容C3、C11～C16、C20～C24、C31～C34，电阻R9～R10、R11、R13，带芯电感E1～E4。C11～C16、C20精度10％、耐压值为16V。TPS60403的1脚分别与C13、C15、E2的一端相连，E2的另一端分别与C16的一端、-3.3V电压相连，C13、C15、C16的另一端均接地；2脚分别与C11、C12、E1的一端相连，E1的另一端分别与C14的一端、+3.3V电压相连，C11、C12、C14的另一端均接地；3脚通过C3与5脚相连；4脚接地；TPS73201的1脚、3脚与TPS60403的2脚相连，1脚、3脚还通过C20接地；2脚接地，5脚分别与R9的一端、C21的一端、C22的一端、E3的一端相连，E3的另一端分别与C23、C24的一端相连，E3的另一端还作为AVDD输出端，4脚分别与R9的另一端、R10的一端相连，R10的另一端接地，C21的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式高抗扰肌电信号采集装置，其特征在于：包括前端陷波模块、模数转换模块、微处理器以及分布式数据传输模块；所述的前端陷波模块将采集的差分信号输出至模数转换模块，所述的模数转换模块通过SPI总线与微处理器连接，微处理器将处理后的信号输出给分布式数据传输模块，由分布式数据传输模块对外发送数据。

【技术特征摘要】
1.一种分布式高抗扰肌电信号采集装置，其特征在于：包括前端陷波模块、模数转换模块、微处理器以及分布式数据传输模块；所述的前端陷波模块将采集的差分信号输出至模数转换模块，所述的模数转换模块通过SPI总线与微处理器连接，微处理器将处理后的信号输出给分布式数据传输模块，由分布式数据传输模块对外发送数据。2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于：所述前端陷波模块包括放大器INA333、运放OPA2111、电阻R1～R9、电容C1～C8；INA333的1脚通过电阻R1与8脚相连，2脚连接电阻R2后作为正差分输入端，3脚连接电阻R3后作为负差分输入端，在2、3脚之间连接电容C2，4脚接-2.5V电源并通过电容C3接地，5脚直接接地，7脚接+2.5V电源并通过电容C1接地，6脚分别与电阻R6的一端、电容C7的一端连接，电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端、电容C6的一端连接，电容C6的另一端分别与OPA2111的6脚、OPA2111的7脚、电阻R8的一端连接，电容C7的另一端、电阻R8的另一端均连接至电容C8的一端，电阻R7的另一端、电容C8的另一端均连接至OPA2111的3脚；OPA2111的1脚依次连接电阻R5、R4后接地，2脚通过电阻R4接地，4脚通过电容C5接地，4脚还接-2.5V电压，5脚通过滑动电阻R9与1脚相连后作为前端陷波模块的输出端；8脚通过电容C4接地，8脚还接+2.5V电压。3.根据权利要求1或2所述的采集装置，其特征在于：所述的模数转换模块包括ADS1298芯片及其外围电路；ADS1298芯片包括A1～A8、B1～B8、C1～C8、D1～D8、E1～E8、F1～F8、G1～G8、H1～H8共64个引脚；H2分别与电阻R64的一端、电容C102的一端连接，电阻R64的另一端分别与电阻R63的一端、电容C101的一端连接，电阻R63的另一端作为正差分输入端，H1分别与电阻R66的一端、电容C104的一端连接，电阻R66的另一端分别与电阻R65的一端、电容C103的一端连接，电阻R65的另一端作为负差分输入端，负差分输入端接地；电容C101的另一端、电容C102的另一端、电容C103的另一端、电容C104的另一端均接地；E4接地，D3通过电容C51接AVSS电源端；C3分别与R8的一端、C31的一端连接，A3连接R8的另一端，B3连接电阻R6的一端，R6的另一端、C31的另一端连接在一起作为ECG_RL端；B4、A4、C6、A6、B6、A7连接在一起接AVDD电源端，B7端连接并联电容C52、C54后接AVSS电源端，D4、C5、A5、B5、A8、D5连接在一起后通过连接并联电容C59、C60接地，同时D4、C5、A5、B5、A8、D5连接在一起接AVSS电源端；C8、D8连接在一起接DVDD电源端，B8接地，C7、D7、H7均接地；D6、E8、F8、F7、G7、H8分别作为SPI_DRDY端、SPI_OUT端、SPI_CLK端、SPI_CS端、SPI_START端、SPI_IN端；G8接晶振3脚，晶振1脚与4脚接在一起后通过C77与晶振2脚连接，晶振2脚接地，晶振1、4脚均接DVDD电源，晶振1、4脚接在一起后通过电阻R50与G6相连，晶振1、4脚接在一起后通过电阻R51与G5相连，G6作为RESETB端，G5作为PWDNB端，G5通过电阻R58接地，H6连接电容C84后接AVSS电源端，H5连接电容C97接AVSS电源端，G3连接电容C92后接AVSS电源端，H3、H4间并联电容C82、C83，H4接AVSS电源端。在AVDD与AVSS间并联两电容C39、C40，在AVDD与地之间并联两电容C43、C44，在DVDD与地间并联两电容C45、C46；SPI_CLK端、SPI_IN端、SPI_OUT端、SPI_DRDY端、SPI_CS端、RESETB端、PWDNB端、SPI_START端...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡源渊，陈远方，张利剑，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11