基于STM32的皮肤肌电监护设备设计与实现

一、引言

脑卒中患者术后康复过程中，对肌肉功能及身体姿态的实时监测至关重要[2]。基于此，本研究设计了一款便携式监护设备，旨在通过采集肌电信号和姿态数据，为患者提供实时监护与安全保障，同时为医生的康复诊断提供数据支持。

二、系统设计：

系统选用 STM32U575RIT6 芯片作为主控，具备低功耗、高性能及丰富外设接口等特点。系统框图如图 2-1所示。

图2-1 系统框图

肌电数据采集通过肌电采集模块实现，模拟信号经调理电路放大滤波后，由 ADC 通道完成模数转换并传输给主控；姿态数据采集依托陀螺仪 MPU6050 其采集的三轴加速度和三轴角速度数据经 DMP 姿态解算得到姿态欧拉角，通过 IIC 接口传输至 部分采用电容屏，包含 ILI9341 和 FT6336 芯片，分别负责显示和触摸功能，主控通过 SPI 和 IIC 协议与之通信。物联网功能由 ESP32 模块实现，通过串口与主控连接，将数据上传至云端平台。报警功能则通过主控连接的蜂鸣器完成，当检测到摔倒时触发报警。

三、系统实现与成果展示

系统硬件实物包括 STM32U575RIT6 核心板、电容屏、底板、肌电采集模块和 ESP32 等，软件界面经实际测试，可实现亮度调节、肌电显示、姿态角显示页面的自由切换，在功能测试中，设备便携性良好，患者可随身携带，实时观察肌电数据；当模拟摔倒时，蜂鸣器及时报警，屏幕显示救援电话，同时阿里云平台和手机 APP同步收到报警信息，实现了远程监护功能。上位机能够稳定接收并存储数据，波形显示清晰，数据存储完整。

四、总结与展望

本设备实现了对脑卒中患者术后康复过程中的肌电和姿态数据监测、摔倒报警及远程监护等功能，硬件与软件设计合理，测试效果良好。未来，可进一步扩展肌电特征提取功能， 通过 ARM-DSP 库提取时间域和频率域特征，深化数据分析；增加北斗定位模块，实现患者位置定位，便于精准救援；引入短信报警功能，利用 4G网络发送报警短信，提高报警的可靠性，为患者提供更全面的保障[3]。

参考文献：

[1] 邱 萍 ， 朱 旻 ， 双 丰 . 蓝 牙 无 线 表 面 肌 电 采 集 系 统 设 计 及 应 用 [J]. 仪 表 技 术 ，2014（2）：5.DOI：CNKI：SUN：YBJI.0.2014-02-002.

[2] 何可人， 孙伟， 罗锦宏， 等. 表面肌电采集与在线识别系统[J]. 计算机测量与控制， 2016，24（3）：4.DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.03.066.

[3] 吴 琼 ， 王 丹 萍 ， 孙 海 静 ， 等 . 一 种 基 于 表 面 皮 肤 电 极 的 表 面 肌 电 采 集 装置：CN201720331905.6[P].CN207545088U[2025-07-23].

作者简介：

李晨旭（2000.12-）男，汉族，籍贯：河北省保定人23 级在读研究生，硕士学位，专业：电子信息，研究方向：微弱信号采集

张曦（2004.2-）男，汉族，籍贯：山西大同人，北华航天工业学院机电工程学院，22 级在读本科生，学士学位，专业：智能制造工程

张帅（2003.05-）男，汉族，籍贯：河北省保定人，北华航天工业学院机电工程学院，22 级在读本科，学士学位，专业：飞行器制造工程