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1、 毕业设计题目：题目： DSPDSP 类型及肌电信号处理类型及肌电信号处理 学院（系）：学院（系）： 电气工程学院电气工程学院 年级专业：年级专业： 1111 级工业自动化仪表级工业自动化仪表 2 2 班班 摘摘 要要信号处理的基本概念和分析方法已应用于许多不同领域和学科中，尤其 是数字计算机的出现和大规模集成技术的高度发展，有力地推动了数字信号 处理技术的发展和应用。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。 它属于随机信号的一种，用数字信号处理的方法和 Matlab
2、 软件对其进行 分析后，可以得到许多有用的信息，对于诊断疾病有非常重要的参考价值。关键字关键字：信号处理 肌电信号 Matlab燕山大学数字信号处理课程设计第 3 页 共 25 页目目 录录第一篇 DSP 类型第 1 章 DSP 简介 51.1 DSP 概念 51.2 DSP 特点 5第 2 章 主要 DSP 芯片厂商简介及其产品 62.1 TI 公司 62.2 Motorola 公司 72.3 ADI 公司 72.4 Lucent 公司 8第 3 章 国内 DSP 的发展现状及未来发展 8第二篇 肌电信号处理第 1 章 绪论 10第 2 章 肌电信号的时域处理及其分析方法 112.1 时域参
3、数 112.2 Matlab 程序12第 3 章 肌电信号的频域处理方法及其分析方法143.1 FFT 分析14燕山大学数字信号处理课程设计第 4 页 共 25 页3.2 Matlab 程序14第 4 章 肌电信号工频干扰消除 15第 5 章 肌电信号处理发展前景及挑战19 5.1 发展前景195.2 面临挑战19学习心得20参考文献 燕山大学数字信号处理课程设计第 5 页 共 25 页第一篇：第一篇： DSPDSP 类型类型第第 1 章章 DSP 简介简介1.1 DSP 概念概念DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号 来处理大量信息的器件
4、。其工作原理是接收模拟信号，转换为 0 或 1 的数字 信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数 据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行 速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化 电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是 最值得称道的两大特色。1.2 DSP 特点特点如上图，是一片 DSP 芯片，也称数字信号处理器， 是一种具有特殊结构 的微处理器。一般 DSP 芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专 门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的 DSP 指令，可以用来快 速的实
5、现各种数字信号处理算法。 根据数字信号处理的要求，DSP 芯片一般具有如下的一些主要特点： （1） 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。 （2） 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。 （3） 片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。 （4） 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。 （5） 快速的中断处理和硬件 I/O 支持。燕山大学数字信号处理课程设计第 6 页 共 25 页（6） 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。 （7） 可以并行执行多个操作。 （8） 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。与通用 微处理器相比，DSP 芯片的其
6、他通用功能相对较弱些。第第 2 2 章章 主要主要 DSPDSP 芯片厂商简介及其产品芯片厂商简介及其产品2.12.1 TITI 公司公司 TI DSP 的应用与市场领域包括：（主要在实时信号处理领域） 1.无线基站（C64DSP 系列） 2.线缆调制解调器 3.因特网音频设备 4.数字蜂窝电话（典型代表:TMS320C545 和 TMS320C546）燕山大学数字信号处理课程设计第 7 页 共 25 页2.2 MotorolaMotorola 公司公司产品非常丰富：定点的和浮点的，专用的和通用的，16 位和 24 位以及 32 位应用领域宽广：语音处理通信、数字相机、多媒体、控制等。2.32
7、.3 ADIADI 公司公司1.ADSP-21xx 系列用于语音处理和语音频段调制解调器以及实时控制之用。优势:低成本、低功耗。2.Blackfin 系列软件灵活性和扩展能力好适合融合应用，多格式音频、视频、 语音和图像处理。燕山大学数字信号处理课程设计第 8 页 共 25 页优势：高性能信号处理和高效率控制处理能力。3.Tigersharc 系列业界领先的性能密度，适合多处理应用，峰值性能远远超 过每秒 10 亿次浮点运算，主要用于 3G 基站。2.42.4 LucentLucent 公司公司Lucent 公司前身即是世界著名的贝尔实验室，贝尔实验室制造了世界上 第一片 DSP,曾是 DSP
8、 先驱研究机构。1.StarCore SC140 系列 运算速率较快 较适用于如基地台、3G 手机等高阶产品 特点： 支持并行处理 采用 C 语言编码2.StarCore SC110 系列（与 SC140 兼容） 运算速率较低 低功率消耗、高效能与低系统成本 适用于 PDA、网络电话及 xDSL 调制解调器等客户端产品 特点： 较于 TI 的技术，StarCore SC110 的特色是提供高效能的编译器架构和先进 的 C 语言编译器，而不是一般常用的汇编语言 可用 C 语言自动完成 90%的编码，使其应用产品能以更快的速度推向市场第第 3 3 章章 国内国内 DSPDSP 的发展现状及未来发展
9、的发展现状及未来发展 国内国内 DSP 发展现状：发展现状：我国 DSP 市场由国外厂商所垄断的局面不利于国内厂商的发展，国内厂 商生产所需的关键芯片仍控制在上述四家国外厂商手中，国外厂商的生产状 况对国内市场的影响十分明显。国内发展 DSP 的厂商并不多，而主要的应用产品是 DVD 与无线电话等， 因此国内 DSP 的产值并不高；而在产品应用上，目前重要的 DSP 应用产品， 如行动电话、调制解调器、HDD 等个人计算机与通讯领域应用产品，都是采 用国际大厂商的 DSP 产品，因此国内厂商尚无插足的余地。燕山大学数字信号处理课程设计第 9 页 共 25 页未来发展趋势：未来发展趋势：1.更高
10、的运算速度和信号处理速度 2.多 DSP 协同工作 3.更方便的开发环境 4.大量专用 DSP 的出现 5.更低的价格，更高的性价比 6.更广泛的应用燕山大学数字信号处理课程设计第 10 页 共 25 页第二篇第二篇 肌电信号处理肌电信号处理第一章第一章 绪论绪论英文简称：EMG一种复杂的生物医学信号，肌肉收缩时产生的电活动。众多肌纤维中运 动单元动作电位在时间和空间的叠加。经过模-数变换转换成数字信号，然后 用计算机处理，获得肌电信号的频率特性，它反应了肌电信号的幅频特性。发源于作为中枢神经一部分的脊髓中的运动神经元，经轴突伸展到肌纤 维处，经终版区与肌纤维耦合，构成神经单元。中枢神经控制下
11、，运动神经元产生电脉冲，沿轴突传到肌纤维，并引起 脉冲序列，从而导致肌纤维抽缩而产生张力，同时传播中的电脉冲在人体软 组织中引起电流畅，并在检测电极间引起电位差。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。 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
12、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。 需要解决的问题
13、：肌电信号本身是一种较微弱的电信号。检测和记录表 面肌电信号，需要考虑的主要问题是尽量消除噪声和干扰的影响, 提高信号 的保真度。燕山大学数字信号处理课程设计第 11 页 共 25 页第第 2 章章 肌电信号的时域处理及其分析方法肌电信号的时域处理及其分析方法2.1 时域参数时域参数均值：均值：对于一个随机变量来说，均值是一个很重要的数值特征。粗略的说，就 是来描述一个群体的平均水平。其严格的数学定义非常的简单，就是一个随 机变量关于概率测度的积分。这样的积分在测度轮或者实分析里是没有什么 直观的解释的。而在概率论里却成为了一个群体的主要指标。在此处，均值 表示肌电信号的平均水平。标准差：标准
14、差：标准差（Standard Deviation） ，也称均方差（mean square error）， 是各数据偏离平均数的距离的平均数，它是离均差平方和平均后的方根，用 表示。标准差是方差的算术平方根。标准差能反映一个数据集的离散程度。 平均数相同的，标准差未必相同。其求解公式如下：方差：方差：方差是各个数据与平均数之差的平方的平均数。在概率论与数理统计中， 方差（英文 Variance）用来度量随机变量和其数学期望（即均值）之间的偏 离程度。在许多实际问题中，研究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：燕山大学数字信号处理课程设计第 12 页 共 25 页2.2 Matlab 程序程序clear; close all; a=load(C:UsersAdministratorDesktop肌电数据Qu180.txt); b=a(1,:); c=a(2,:); figure subplot(2,1,1); plot(b); xlabel(时间 );ylabel(被测变量);title(原始信号(通道一); grid on; subp
