МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Биомедицинская и полупроводниковая электроника»

Курсовой проект по дисциплине

УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Разработка устройства преобразования информации

для МПС сбора и первичной обработки биосигналов

Исполнитель:

Мордовина С. А.,

студентка четвёртого курса

132 группы

очной формы обучения

специальность 201000

Руководитель:

д. Мальченко С. И.

Рязань, 2014

Оглавление

Оглавление…………………………………………………………………….…..2

Введение……………………………………….…….….….……………………...3

1 Краткий анализ технического задания…………….…………………...…..….4

2 Расчёт функциональных параметров….…….………………….…….....……..5

3 Разработка функциональной схемы…………….…………………….…..……7

4 Разработка, описание и расчёт принципиальной схемы……………….……10

4.1 Разработка аналоговой части………….…………………………....…..…..10

4.2 Разработка цифровой части…………..……………………....………..……13

5 Расчёт погрешностей…………………………………………………………..18

Заключение……………………………………………………………….………19

Список использованных источников ……………………………….………….20

Введение

Миография (от «мио» и «графия») – регистрация сократительной деятельности мышцы. Миография (или электромиография) – это метод, помогающий исследовать биоэлектрическую активность мышц и нервов. Информация, передаваемая через специальный прибор (миограф) позволяет определить уровень поражения нервной системы в целом и состояние отдельных групп мышц [1].

Простейший способ графической регистрации мышечного сокращения – механическая запись с помощью рычага, свободный конец которого пишет на ленте кимографа соответствующую кривую – миограмму. Помимо таких механических миографов, используются и оптические, регистрирующие работу мышцы на светочувствительной плёнке или бумаге. Миографы разных конструкций обеспечивают регистрацию изотонических или изометрических сокращений мышц. Наиболее совершенным является метод измерения колебаний напряжения мышцы с помощью датчиков, преобразующих механические изменения в электрические, регистрируемые на осциллографе. Таким способом удаётся регистрировать сокращения отдельных мышечных клеток. Метод миографии в сочетании с другими физиологическими методами позволил изучить основные закономерности сократительной функции мышц [2].

Миография – единственный способ, который может установить точное место повреждения того или иного нерва, дать точную информацию о причине паралича, атрофии мышц или повышенной нервной чувствительности [3].

1 Краткий анализ технического задания

Необходимо разработать устройство преобразования информации для микропроцессорной системы (МПС) сбора и первичной обработки электромиосигнала, имея следующие исходные данные:

1. Электрические параметры:

– Диапазон амплитуд входного сигнала: 0…30 мВ;

– Частотный диапазон: 0…100 Гц [4];

– Входное сопротивления канала: ≥ 40 кОм;

– Количество каналов: 1.

2. Метрологические характеристики:

– Погрешность преобразования: ≤ 4% .

3. Дополнительные требования:

– Тип системного интерфейса – шина ISA 8 бит;

– Тактовая частота шины 8 МГц;

– Способ многоканального преобразования – централизованный;

– Способ опроса источников сигнала – с постоянной частотой;

– Способ обращения к портам ввода/вывода МПС – изолированный;

– Время преобразования: ≥ 15 с.

Анализ существующих АЦП показал, что нынешние АЦП работают с частотами гораздо более высокими, чем требуемая частота дискретизации [5]. При анализе микросхем современных операционных усилителей было обнаружено, что они позволяют снизить погрешность преобразования до 0.01% [5]. Нынешние цифровые схемы позволяют оперировать с данными через шину ISA, осуществлять попеременное использование шины за счёт наличия Z-состояния на выходе у специальных устройств – шинных формирователей. Анализ аналогичных приборов показал, что приборы с подобными параметрами имеются на рынке. Таким образом, можно сделать вывод, что устройство с данными параметрами возможно разработать.