学号
学生姓名
（专业）班级 10 级仪表三班
设计题目 肌电信号分析及动作识别
设
计
1、独立完成设计任务。
技
2、编程，上机调试。
术
3、连接硬件实验线路，实现所要求的功能。
参
4、完成设计，提交课程设计报告。
数
1、利用肌电传感器采集人体肌电信号，利用 Matlab 软件对肌电
信号进行时域和频域 (包括 FFT，功率谱，倒谱 )分析，计算均值、
撰写课程设计报告
基层教学单 位主任签字
2
燕山大学数字信号处理课程设计
目录
第一章 摘要 ……………………………………………………………… 2 第二章 系统总体设计方案………………………………………………… 3 第三章 肌电信号的时域参数处理及其分析 …………………………… 4 第四章 肌电信号的频域处理方法及其分析 …………………………… 7
最后，将上微机的处理数据通过串口通信发送到下微机显示，得到动作 识别的要求。
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燕山大学数字信号处理课程设计
第三章 肌电信号的时域参数处理及其分析
（1）均值 ：对于一组随机变量来说，均值是一个很重要的数值特征，用来描 述一组变量的平均水平。 其严格的数学定义非常简单， 就是一个 随机变量关于概率测度的积分。因此，在此处，均值表示肌电信 号的平均水平。公式如下：
主要应用领域有：一，仿生学。提出肌肉生理模型来判别肌肉的动作以 来 , 电子假肢的研究进入了新的发展时期 , 过去电子假肢的控制靠使用者人 为开关和选择运动模式来完成 , 现在则可通过检测人体残肢表面肌电信号 , 提取出肢体的动作特征 , 来自动控制假肢运动 , 利用残肢表面肌电信号的肌 电假肢研制在国内外都取得较大进展。二，康复工程。如利用表面肌电信号 提取出的特征作为功能性电刺激的控制信号 , 帮助瘫痪的肢体恢复运动功能。 通过检测表面肌电信号 , 并将其作为反馈信号提供给病人和医生 , 便于进行 合理的治疗和训练。三，运动医学。表面肌电信号在运动医学中也可发挥重 要作用 , 通过检测运动员运动时的表面肌电信号 ,及时反映出肌肉的疲劳和兴 奋状态 , 有助于建立科学的训练方法。
1燕山大学数字信号处理课程来自计第一章 摘要肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，它是肌肉中很多运动单元动作电 位在时间和空间上的叠加，反映了神经，肌肉的功能状态，在基础医学研究、 临床诊断和康复工程中有广泛的应用。
其种类重要有两种：一，临床肌电图检查多采用针电极插入肌肉检测肌 电图，其优点是干扰小，定位性好，易识别，但由于它是一种有创伤的检测 方法，其应用收到了一定的限制。二，表面肌电则是从人体皮肤表面通过电 极记录下来的神经肌肉活动时发放的生物电信号，属于无创伤性， 操作简单， 病人易接受，有着广泛的应用前景。
标准差、方差、积分肌电值 IEMG 、均方根 RMS 等时域指标参数
设
和平均功率频率 MPF、中值频率 MF 等频域指标。比较不同动作
计
要
下肌电信号特征，根据设定阈值给出动作状态，设计相应的信号
分析及显示界面。
求
2、基于肌电信号分析结果， 通过串口发送命令给单片机系统， 根
据肌电信号动作状态控制相应的数码管或 LED 发光显示。
燕山大学数字信号处理课程设计
燕山大学
课程设计说明书
题目： 肌电信号分析及动作识别
学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10 级仪表三班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 教授 讲 师
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燕山大学数字信号处理课程设计
电气工程学院《课程设计》任务书
基层教学单位：自动化仪表系
指导教师：谢平
张淑清
3、扩展：也可通过动作模式驱动电机转动或其他控制输出模块。
工
作
软件编程与硬件调试相结合，绘制设计流程图，编制相应软件界面，实现
量
单片机控制与信号处理任务的综合应用
参
1）《微型计算机控制系统》 赖寿宏，机械工业出版社（教材）
2）《单片机及应用》李大友，高等教育出版社（教材）
考
3）《信号处理原理及应用》 谢平 等 机械工业出版社（教材）
3.1 FFT 分析 …………………………………………………………… 7 3.2 功率谱分析………………………………………………………… 8 3.3 倒谱分析…………………………………………………………… 9 3.4 平均功率频率 MPF和中值频率………………………………… 10 第五章 Matlab 程序及 GUI………………………………………………… 11 第六章 系统整体调试及结果说明 ……………………………………… 24 第七章 学习心得………………………………………………………… 24 参考文献 …………………………………………………………………… 25
资
4)《Matlab 程序设计及其在信号处理中的应用》 聂祥飞等 西南交通大学出
料
版社
周次
第一周
第二周
应 完 成 内 容 指导教 师签字
熟悉伟福单片机编程环境， 调试单片 机各基本功能模块；熟悉 matlab 信 号处理工具箱， 信号处理系统基本功
能模块学习和调试
单片机系统与信号处理系统综合进 行硬件调试，
本次课程设计的主要任务就是对微弱的肌电信号进行时域和频域的处理 及分析，运用数字处理及 matlab 的知识进行“屈”和“伸”动作识别。然后 通过串口将数据发送到单片机下行微机进行显示。
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燕山大学数字信号处理课程设计
第二章 系统总体设计方案
根据课程设计要求在上微机利用 matble 分析肌电信号并处理， 基于肌电 信号分析结果，通过串口发送命令给单片机系统，根据肌电信号动作状态控 制相应的数码管显示。并增加了扩展模块，通过动作模式驱动电机转动或其 他控制输出模块。
通过分析上位机 matlab 中对信号处理的结果， 我们可以得到一系列的信 号特征值，其中我们选取了具有代表意义积分肌电值来进行处理，并给出对 于屈伸动作的阈值。通过对阈值的判断，使数码管显示积分肌电值，使点阵 模块显示相应的“屈”和“伸”字样，使电机根据动作进行正反转，蜂鸣器 在“屈”动作是发出鸣响。
（2）方差 ：方差是各个数据与平均数之差的平方的平均数。在数理统计和概 率论中，方差用来度量随机变量和其数学期望（即均值）之间的 偏离程度。在此处，研究信号的随机变量和均值之间的偏离程度 有着很重要的意义。其求解公式如下：