0 引言
运动性肌疲劳是体育界和运动医学界十分关注的课题。目前,许多研究致力于寻找*定和预防肌肉疲劳产生的方法,大多数研究是从全身的生理、生化状况来推断肌肉的功能状况,直接进行局部肌肉的研究还很少。表面肌电信号(sEMG信号)是从皮肤表面通过电极引导、放大、显示和记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号,信号形态具有较大的随机性和不稳定性。它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性,因而能在一定的程度上反映神经肌肉的活动,在康复医学领域的肌肉功能*价以及在体育科学中的疲劳判定、运动技术合理性分析等方面均有重要的实用价值。表面肌电信号采集属无创性,操作简单,病人易接受,有着广泛
0 引言
运动性肌疲劳的研究是体育和运动医学领域的关键问题,当前大部分研究侧重于从全身层面探讨疲劳产生的原因,而直接针对局部肌肉的研究相对较少。表面肌电信号(sEMG)作为一种无创性的检测手段,可以从皮肤表面获取神经肌肉活动的生物电信号,信号的特性体现了肌肉活动的随机性和不稳定性。sEMG信号与肌肉的状态密切相关,能一定程度上反映神经肌肉的活动,对康复医学中的肌肉功能评估以及体育科学中的疲劳分析、运动技巧合理性判断等方面有重要价值。
1 硬件系统设计
该系统基于Atmel公司的32位嵌入式微处理器AT91SAM7SE512,该处理器具有丰富的外围设备接口,便于与USB、UART、SPI、TWI(I2C)和系统高速并行总线等通信。系统包括8 MB SDRAM、1 GB NANDFLASH等存储单元,以及SPI、UART、TWI、USB和高速并行总线接口,可支持表面肌电信号采集模块、人机接口模块和Xbee无线通信模块。采集的信号经过硬件放大和滤波后,通过16位ADC进行高频率采样和数字转换。数据处理分为本地处理和PC端处理两种模式,本地处理包括实时滤波、分析、显示和存储,连接PC时则通过USB或无线通信将数据传输给主机。
2 软件系统设计
为了应对复杂的嵌入式系统需求,通常采用实时操作系统(RTOS)。μC/OS-II因其源码开放、体积小、稳定性好、效率高和实时性强等特点被选为该系统的RTOS。μC/OS-II提供了任务调度、时间管理、任务间通信等功能,提高了系统的可靠性和开发效率。同时,为了优化用户体验,系统在μC/OS-II基础上移植了μC/GUI,构建用户图形界面。μC/GUI是一个跨平台的图形库,适用于各种LCD控制器和CPU,支持单任务和多任务环境。此外,FATFS文件系统被引入到SD卡存储机制中,以支持用户数据和肌电数据的高效管理和操作。
该设计涉及了嵌入式系统、ARM技术以及表面肌电信号采集的关键技术。通过选用合适的硬件和软件平台,构建了一个便携、高性能的表面肌电信号采集仪,能够实现实时处理、无线通信和数据存储等功能,为运动疲劳研究和康复医学提供了有力工具。