<div> <h3 style="line-height:1.8;">1、项目功能介绍</h3> <hr> <div><br> <div><span> <span style="font-size:16px;"> 本项目以 RA4L1-KB 开发板为核心，针对表面肌电（sEMG）信号微弱易受干扰的特点，通过硬件与软件协同设计，实现高精度信号采集与处理。在硬件层面，采用一体化封装设计，将电极、放大滤波电路、双 T 陷波电路集成并包裹屏蔽层，大幅降低心电信号、工频噪声等传导耦合干扰。信号采集电路各模块紧密配合：信号缓冲电路与前置仪用运放放大电路，通过高输入阻抗设计，不仅实现不同导联间的阻抗匹配，还能对微弱肌电信号进行 200-1000 倍的前级放大；带通滤波电路精准设定 5-500Hz 的信号带宽，有效过滤环境杂波，仅保留肌肉电活动产生的有效信号；双 T 陷波滤波器针对 50/60Hz 工频噪声，提供超过 80dB 的抑制能力，确保信号纯净度；加法电路添加 1.5V 直流偏置，将双极性交流信号转换为 0-5V 单极性信号，适配 RA4L1-KB 开发板内置 12 位 ADC 的输入范围；电压跟随器隔离电路凭借低输出阻抗特性，减少信号传输损耗，增强驱动能力，为后续处理提供稳定输入。</span></span><span style="font-size:16px;">​</span></div> <div><span style="font-size:16px;"><span>  在软件层面，基于 RA4L1-KB 开发板的高性能 Cortex-M33 内核，搭载低功耗 RTOS 系统，实现多任务并行处理。通过优化 ADC 采样算法，支持最高 10kHz 采样频率，确保肌电信号细节完整捕捉；利用数字滤波算法对采集数据进行二次降噪，进一步提升信号质量。处理后的 sEMG 数据可通过开发板集成的 UART、SPI 或蓝牙模块，实时传输至 PC 端或移动设备。配套开发的可视化分析软件，支持时域波形显示、频域功率谱分析，可直观呈现肌肉收缩强度、疲劳程度等生理参数。</span>​</span></div> <div><span style="font-size:16px;"><span>  项目应用场景广泛，在医疗康复领域，可用于中风患者肢体运动功能评估，辅助制定个性化康复训练方案；体育训练中，通过实时监测运动员关键肌群的发力模式与疲劳状态，优化训练计划、预防运动损伤；智能家居场景下，结合手势识别算法，可实现基于肌电信号的非接触式人机交互控制。此外，开发板预留的丰富拓展接口，支持后续添加血氧、心率等多生理参数同步采集模块，构建综合性健康监测系统。肌电信号调理</span>电路原理如下图：</span></div> </div> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/QLDmCf6b61qJUF5YgsFqfC9htebxbhCKKkMJQGsR.png" alt="QLDmCf6b61qJUF5YgsFqfC9htebxbhCKKkMJQGsR.png"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">2、项目属性</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:16px;">项目首次公开，为原创项目，曾获奖项</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;"> 3、开源协议</h3> <hr> <p><strong>BCD License</strong></p> <p><strong><a title="BSD License" href="https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause" target="_blank">https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause</a></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">4、硬件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:16px;">    该肌电信号采集模块硬件设计以瑞萨RA4L1-KB开发板为主控核心，围绕表面肌电信号的低噪声采集、精准处理与稳定传输展开，通过模块化电路架构与抗干扰设计，实现无创、高精度的肌电信号采集，适配运动场景下的动态监测需求。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:16px;">    在信号检测与导联配置上，模块延续无创设计思路，采用银/氯化银方形纽扣式表面电极贴片，搭配导电凝胶使用，避免植入式电极的有创损伤，同时保证皮肤贴合度与信号导电性。导联方式采用“空间电极+区域标记法”，将电极分环形区域贴于小臂（如“4”“5”环形区域放置8通道采集电极，“1”环形区域放置右腿驱动与参考端电极），提升肌电信号空间分辨率，减少远端肌肉信号干扰，为瑞萨RA4L1-KB开发板的多通道数据处理提供高质量原始信号输入。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:16px;">    核心电路架构以瑞萨RA4L1-KB开发板为控制中枢，分为五大功能单元协同工作。信号缓冲与前级放大单元选用ADI的AD8221仪表放大器，通过3.2kΩ电阻设置16.4倍增益，实现高输入阻抗与高共模抑制比（CMRR），将微伏级肌电信号放大至可处理范围，同时抑制共模干扰；带通滤波单元由10Hz高通RC电路与1000Hz低通LRC电路组成，滤除低频基线漂移与高频噪声，保留20-150Hz有效肌电信号频段；双T陷波电路针对50Hz工频干扰，按“C1=C2=C、C3=2C，R1=R2=R、R3=R/2”参数设计，精准滤除供电噪声；加法电路加入1.5V直流偏置，将交流肌电信号抬升为正电压，匹配瑞萨RA4L1-KB开发板内置ADC的0-3.3V输入范围，避免信号截断；电压跟随器隔离电路实现前后级阻抗匹配，抑制尖脉冲干扰，确保信号稳定传输至主控。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:16px;">    主控与外设协同设计上，瑞萨RA4L1-KB开发板承担核心数据处理与控制任务，其内置的高精度ADC外设负责采集处理后的肌电信号，支持多通道并行采样，满足模块对信号实时性处理的需求；通信方面，模块搭配HC-05蓝牙模块，通过开发板的UART接口实现肌电数据与姿态数据的无线回传，适配运动场景下的无束缚监测；电源模块采用模块化设计，通过LM7809、L7909分别提供+9V、-9V电压，为主控及放大电路供电，同时控制整体功耗与体积，契合便携化需求。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:16px;">   抗干扰设计贯穿硬件全流程，保障信号采集精度。PCB布局中严格区分模拟地与数字地，通过磁珠单点连接，避免瑞萨RA4L1-KB开发板数字信号对模拟采样的干扰；电路外围增设屏蔽层，减少传导耦合干扰；电源端配置去耦电容，稳定供电电压，进一步降低噪声对微弱肌电信号的影响，确保模块在动态运动场景下仍能输出高质量信号，为后续时频特征分析与体能评估提供可靠数据支撑。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">5、软件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;">    软件部分以瑞萨RA4L1-KB开发板为控制核心，采用分层架构与多任务调度逻辑，围绕肌电信号采集、预处理、数据传输及交互功能展开，同时适配硬件抗干扰需求，保障信号处理的实时性与准确性。</p> <p style="line-height:1.8;">    在软件架构上，采用“硬件层-驱动层-任务层”三级设计。硬件层依托瑞萨RA4L1-KB开发板的HAL库，完成ADC、UART、蓝牙等外设初始化配置；驱动层开发专用功能函数，包括ADC采集肌电原始数据、串口读取陀螺仪姿态信息、硬件滤波算法实现，以及与蓝牙模块、串口屏的通信控制；任务层基于RTOS创建多优先级任务，涵盖肌电信号采集预处理、上肢姿态数据解析、数据打包回传、串口屏显示交互等，通过时间片调度实现多任务并行，确保各功能响应及时。</p> <p style="line-height:1.8;">    信号预处理与特征提取是软件核心环节。针对采集的原始肌电信号，先通过IIR数字陷波器滤除50Hz工频噪声，再经6阶巴特沃兹FIR带通滤波器去除低频漂移与高频干扰；采用“时间窗+增量窗”分割信号，提取时域特征与频域特征，特征数据经PCA降维后，通过瑞萨RA4L1-KB开发板的USB CDC虚拟串口或蓝牙模块回传至上位机，同时支持本地串口屏实时显示信号波形与关键特征值。</p> <p style="line-height:1.8;">    数据传输与交互功能注重稳定性与易用性。通信方面，软件支持蓝牙与USB有线两种传输方式，蓝牙用于姿态数据与简化肌电数据的无线回传，USB则承担高采样率多通道肌电信号的高速传输，传输协议采用自定义帧格式，通过异或校验确保数据完整性；人机交互上，软件开发有限状态机逻辑，响应按键操作，驱动LED指示灯显示设备工作状态，串口屏动态刷新肌电波形、特征值及姿态角度，方便用户实时监控。</p> <p style="line-height:1.8;">    此外，软件还加入异常处理与优化机制。通过瑞萨RA4L1-KB开发板的看门狗定时器，监测程序运行状态，若因供电异常或堆栈溢出导致“跑飞”，则触发系统复位；在ADC采集环节，加入自校准功能，降低环境温度对采样精度的影响；针对多线程资源竞争问题，采用消息队列与信号量实现任务间同步，保障软件在动态运动场景下的稳定运行，为后续上位机的体能评估算法提供高质量数据支持。</p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/3Js0OOJGBmvf1cJRSZCqdye1okmprV3TblfH6hhL.png" alt="3Js0OOJGBmvf1cJRSZCqdye1okmprV3TblfH6hhL.png"></p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/gqIbQdqAEEFr0UghDCzWP7TvJYehXrzSiqGSxGTM.png" alt="gqIbQdqAEEFr0UghDCzWP7TvJYehXrzSiqGSxGTM.png"></p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/QSBWfZ2zADEgWld7C6cC6HvjFPflOuprj0HN4GB7.png" alt="QSBWfZ2zADEgWld7C6cC6HvjFPflOuprj0HN4GB7.png"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">6、BOM清单</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">7、大赛LOGO验证</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/SHCTkH8qpzr3TA2JazHT2JscieZnYDDLLrqmhfqK.jpeg" width="957" height="1200" alt="SHCTkH8qpzr3TA2JazHT2JscieZnYDDLLrqmhfqK.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/IS1sfTQwBjfqCR22JmNE6ol4J5Sc9YuQ6CPGrh8q.jpeg" width="959" height="718" alt="IS1sfTQwBjfqCR22JmNE6ol4J5Sc9YuQ6CPGrh8q.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;"> 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情 ＞</a></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> </div>