基于USB总线的神经网络重建仪研制

wozuishuai

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
; T# w# d) P# D2 Y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。
关键词 ：USB; USB总线电源;单片机;神经网络重建
. M4 v3 N+ r; {+ i* j1引言
1 G1 u8 k0 b2 K& j4 N9 F3 y2 \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
% r/ K+ _) R) P; d(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
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
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
- h- T6 ]6 @$ b# W! [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
% L+ C5 G0 G* n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
6 g  C9 k7 B& t# C- o3 V( }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
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
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
* L1 r" g# {) j1 }4 s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
USB技术,实现了基于USB总线供电和数据传输的设计。
+ D5 I/ W0 |5 v系统基本结构及原理
8 ]2 z4 S; @/ f2.1系统整体框图
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
做-动作时,发出的肌电(EMG)信号经以AD620和OP27为主的程控多
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
被单片机 P89C52x2采集，并在128x64点阵LCD上显示其波形。当
' T& M7 d7 [+ c) r+ w. N3 fEMG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
3 C' `  u5 b9 S5 {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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