智能體重儀方案書講解

1、智能體重儀設(shè)計方案書 一. 背景 電子體重秤是一種智能型體重測量儀器， 與傳統(tǒng)指針式體重計相比，具有測 量精度高、可鎖定顯示、讀數(shù)方便等優(yōu)點。其主要應(yīng)用于體質(zhì)健康測試中人體體 重數(shù)據(jù)的測量，面向體育、醫(yī)衛(wèi)、勞動、學(xué)校等單位開展全民健身活動使用，是 學(xué)生體質(zhì)健康測試必備儀器之一。 現(xiàn)在市場上大部分電子體重秤主要有以下幾種， 一種是功能僅限于稱體重并 且顯示體重讀數(shù)的電子體重秤，另一種不僅能測量體重還能測量身體的脂肪率、 肌肉率、內(nèi)臟脂肪、基礎(chǔ)代謝、水分率、蛋白質(zhì)、骨量、BMI等身體數(shù)據(jù)。大部 分后一種電子體重秤還能將測得的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)绞謾C中，然后利用APP進行 數(shù)據(jù)分析并給出直觀的各項身體數(shù)據(jù)

2、變化趨勢圖。 而經(jīng)過討論，我們本次準備設(shè)計一個和后一種類似的可檢測身體健康狀況的 智能體重儀，功能基本和市場上已有的電子體重秤類似。 二. 總體目標 當被測者站在智能體重儀上時，體重儀顯示屏顯示被測者的當前體重和身 高，同時體重儀還能精準測量身體體質(zhì)數(shù)據(jù)， 再將這些測得的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)绞?機APP中，被測者在使用APP時先將年齡、性別、腰圍、胸圍、臀圍、腿圍等 個人信息輸入進去，APP結(jié)合這些數(shù)據(jù)分析被測者的健康狀況， 并且顯示健康狀 況趨勢分析圖表，并且給出被測者合理的健康管理建議。 三. 功能、技術(shù)參數(shù)的制定與分析 1. 體重顯示功能 當被測者站在體重儀上，其重量傳遞到稱重傳感器上，傳感器

3、產(chǎn)生相應(yīng)的電 信號，此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送 到單片機中，單片機根據(jù)程序進行運算，運算結(jié)果送到顯示器顯示出來。 2. 身高顯示功能 當被測者頭頂上方頂著擋板站在體重儀上， 體重儀上的測距傳感器能測出被 測者相應(yīng)的身高，單片機再通過顯示屏將身高數(shù)據(jù)顯示出來。 3. 體質(zhì)測試功能 通過BIA生物電阻抗法分析被測者的體質(zhì)， 可以測出人體相應(yīng)的阻抗，根據(jù) 測出的阻抗可以算出脂肪率、肌肉率、內(nèi)臟脂肪、基礎(chǔ)代謝、水分率、蛋白質(zhì)、 骨量、BMI等體質(zhì)數(shù)據(jù)。BIA法以統(tǒng)計學(xué)為工具，通過研究人體相應(yīng)部位的不同 頻率的阻抗值與一些人體成分參數(shù)的相關(guān)性，結(jié)合人體體重、年齡、

4、性別等基本 參數(shù)，建立相應(yīng)阻抗與相應(yīng)人體成分的經(jīng)驗公式，并通過已知人體成分推算未知 人體成分。主要通過給電極施加安全電流作用在人體上，然后又通過電極檢測人 體相應(yīng)部位的電壓，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、計算得到人體相應(yīng)阻抗值，然后傳給上位機 完成人體成分計算。（全身體脂數(shù)據(jù)的測量準確的條件應(yīng)當是令實驗電流盡可能 的通過人體的最大路徑，因為電流走短不走長，所以測量體脂時，電極應(yīng)分別位 于手和腳。） 具體的阻抗與人體成分之間的計算公式如下： 身體水分總量TBW TBW=1.396+（0.597身高（cm）* 身高 / 阻抗（歐姆）+0.099*體重（kg）-0.009*年 齡 體脂肪BF多元線性逐步回歸和方差分

5、析方法 BF=0.846咻重（kg）-0.185*身高*身高（cm）/阻抗（歐姆）-2.361*性別（男1女0） -24.977 身高質(zhì)量指數(shù)BMI :體重/ （身高*身高（米） 理想體重：22*身高（米）*身高（米）或身高（cm）-105 脂肪含量：（1.2*BMI）+ （0.23*年齡）-（10.8*性別）-5.4 數(shù)值范圍4%-60% 性別數(shù)值：男性為1,女性為0 4. 數(shù)據(jù)無線傳輸功能 體重儀獲取的體重等身體數(shù)據(jù)通過藍牙或 WIFI無線模塊傳送到手機APP中 5. 自動開機功能 當被測者站上體重儀時，體重儀檢測到振動信號，立即觸發(fā)體重儀自動開機， 并且進入稱重模式。 6. 自動休眠校零

6、功能 當被測者離開體重儀時，單片機檢測到體重為零時，體重儀自動進入關(guān)機狀 態(tài)，且對體重儀進行自動校零。 7. 匹配手機APP數(shù)據(jù)分析功能 體重儀檢測到的身體各項數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)绞謾C APP中之后，APP對這些數(shù)據(jù) 進行分析，并且與之前測得的身體數(shù)據(jù)進行比較， 得出被測者的各項身體數(shù)據(jù)變 化趨勢圖表，并且對被測者給出合理的健康管理建議。 8. 量程/分度值 量程：10-100kg分度值：0.1kg 四. 總體控制系統(tǒng)方案設(shè)計 當被測者站在體重儀上時，其重量傳遞到稱重傳感器上，傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的 電信號，此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 送到單片機中，單片機根據(jù)程序進行

7、運算，運算結(jié)果送到顯示器顯示出來；同時 利用測距模塊測量被測者身高，并通過體重儀上的顯示屏顯示出來并將身高數(shù)據(jù) 無線傳輸至手機 APP中；人體阻抗測量電路通過電極施加安全電流作用在人體 上,然后又通過電極檢測人體相應(yīng)部位的電壓，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、計算得到人體相 應(yīng)阻抗值，然后無線傳輸給APP完成人體成分計算；所有體質(zhì)分析儀獲取的身高、 體重、脂肪率、肌肉率等身體數(shù)據(jù)通過藍牙或 WIFI無線模塊傳送到手機APP中。 控制系統(tǒng)總體框圖如下圖1所示。 圖1控制系統(tǒng)總體框圖 五. 關(guān)鍵部件的選型設(shè)計 根據(jù)上述控制系統(tǒng)設(shè)計方案，智能體重儀將主要由以下關(guān)鍵部件構(gòu)成， 包括 稱重模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊，測距模塊，無

8、線通信模塊，顯示模塊，人體阻抗測量 電路，主控制器及電源模塊。 1稱重傳感器 (1)選型比較 體重傳感器就是把非電量的人體體重轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件。稱重傳感器按 照結(jié)構(gòu)型式不同位移傳感器和應(yīng)變傳感器。綜合價格、性能、要求等條件，設(shè)計 采用4片YZC-161B-50k體重傳感器。YZC-161B使用簡單方便，價格便宜而且性 能穩(wěn)定，單片傳感器的測量量程為 50kg，4片分力量程可以達到200kg，滿足設(shè) 計要求。 )拆解前 飛)拆解后 (c) 去除焊線 心 應(yīng)變電阻片局部放大 圖2人體稱重傳感器 圖3傳感器結(jié)構(gòu)圖4受力分析 兩端受到一對大小相等的剪切力，由對稱性可知，構(gòu)件以中心點為平衡點產(chǎn) 生形

9、變。應(yīng)變片會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，轉(zhuǎn)化成電阻變化。 稱重傳感器的技術(shù)參數(shù)如下表： 表1稱重傳感器技術(shù)參數(shù) 應(yīng)用 Applicati on 電子秤 型號 Model YZC-160B 量程 Capacity Kg 50 輸出靈敏度 Rated output mV/V 1.00.1 輸入阻抗 In put resista nee Q 100020 輸出阻抗 Output resista nee Q 100020 推薦激勵電壓 Recomme nded excitati on voltage V 5V 工作溫度范圍 Operati on temperature range c -20 +65 傳感器材料

10、Load cell material 合金鋼 Alloy steel 接線方式 Method of connecting wire 紅、黑、白 滿量程輸出電壓=激勵電壓*靈敏度，設(shè)計中激勵電壓為 5V,傳感器的靈敏 度為1.0mV/V所以滿量程輸出電壓為：5 1.0二5.0mV。 對于傳感器的連接方式，設(shè)計中采用4個傳感器，4個傳感器組成全橋測量， 量程為4只傳感器的量程之和： 50kg 4 = 200kg。全橋測量電路如圖所示： 應(yīng)變電阻1 k 應(yīng)變電阻1 k處 白邑線悟號 負接A 1 應(yīng)變電阻1 k疏 圖5全橋測量電路及其接線圖 2.A/D轉(zhuǎn)換模塊 (1)選型比較 HX711是一款專為高精

11、度稱重傳感器而設(shè)計的 24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同 類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其它同類型 芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低 了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端MCU芯片的 接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅(qū)動，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。 輸入選擇開關(guān)可任意選取通道 A或通道B,與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。 通道A的可編程增益為128或64,對應(yīng)的滿額度差分輸入信號幅值分別為土 20mV或土 40mV。通道B則為固定的32增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內(nèi)提供 的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器

12、和芯片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無 需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時鐘振蕩器不需要任何外接器件。 上電自動復(fù)位功 能簡化了開機的初始化過程。 HX711模塊引腳圖如下圖所示： 穩(wěn)壓電路電源 VSUP 匸 1 * 16 1 DVDD 數(shù)字電源 穩(wěn)壓電路控制輸出 BASE 匚 2 1? 1 RATE 輸出數(shù)據(jù)速率控制輸入 模擬電源 AVDD 匚 3 14 1 XI 外部時鐘或晶振輸入 穩(wěn)壓電路控制輸入 VFB 匸 斗 13 1 XO 晶振輸入 模擬地 AGND 5 12 1 DOUT 串口數(shù)據(jù)輸出 參考電源輸出 VBG 1 1 6 1 1 1 PD SCK 斷電和串口時鐘輸入 通道人負輸入端

13、INNA 1 7 10 INPB 通道BIE輸入端 通道AIE輸入端 IN PA I S 9 1 INNB 通道L3負輸入端 SOP-16L 封裝 圖6HX711模塊引腳圖 管腳號 名稱 r性能 描述 1 VSUP 電源 穩(wěn)壓電路供電電源:2.6 5, 5V 2 BASE 模擬輸出 穩(wěn)壓電躋控制輸出（不用穩(wěn)壓電路時為無連接） 3 AVDD 電源 模擬電源:2,65.5 4 VFB 模擬輸入 穩(wěn)壓電路控制輸入（不用穩(wěn)壓電路時應(yīng)接地） 5 AGXD 模擬地 6 VBG 模擬輸出 參考電源輸出 1 INA- 模擬輸入 通道A負輸入端 8 IKA+ 杈擬輸入 通道A正輸入端 9 INB- 模擬輸入 通

14、道B負輸入端 10 INB+ 模擬輸入 通道B正輸入端 11 PD SCK 數(shù)字輸入 斷電控制（髙屯平有效）和串口時鐘輸入 12 DOUT 數(shù)字輸出 串口數(shù)據(jù)輸岀 13 xo 數(shù)字輸入輸出 晶振輸入（不用晶振時為無連接） 14 XI 數(shù)字輸入 外部時鐘或晶振輸入，0:使用片內(nèi)振蕩器 15 RATE 孵輸入 輸出數(shù)據(jù)速率控制,0: 10Hz; 1: 80Hz 16 DVDD 電源 數(shù)字電源；2.6 - 5. 5V HX711模塊的特點： 兩路可選擇差分輸入 片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為 64和128 片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器提供電源 片內(nèi)時鐘振蕩器無需任何外接器件

15、，必要時也可使用外接晶振或時鐘 上電自動復(fù)位電路 簡單的數(shù)字控制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無需編程 可選擇10Hz或80Hz的輸出數(shù)據(jù)速率 同步抑制50Hz和60Hz的電源干擾 耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）：典型工作電流：1.7mA,斷電電流：1 I A 工作電壓范圍：2.6 5.5V 工作溫度范圍：-20 +85C （2）功能實現(xiàn) A. 模擬輸入 通道A模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接。由于橋式傳感器 輸出的信號較小，為了充分利用A/D轉(zhuǎn)換器的輸入動態(tài)范圍，該通道的可編程增 益較大，為128或64。這些增益所對應(yīng)的滿量程差分輸入電壓分別土 20mV或土 40mV。通

16、道B為固定的32增益，所對應(yīng)的滿量程差分輸入電壓為土 80mV。通 道B應(yīng)用于包括電池在內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)檢測。 B. 供電電源 數(shù)字電源（DVDD應(yīng)使用與MCU芯片相同的的數(shù)字供電電源。HX711芯片內(nèi) 的穩(wěn)壓電路可同時向A/D轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的供電電 壓（VSUP可與數(shù)字電源（DVDD相同。穩(wěn)壓電源的輸出電壓值（VAVDD由外部分 壓電阻R1、R2和芯片的輸出參考電壓 VBG決定（圖1）, VAVDD=VBG（R1+R2）/R2 應(yīng)選擇該輸出電壓比穩(wěn)壓電源的輸入電壓（VSUP低至少100mV。如果不使用芯片 內(nèi)的穩(wěn)壓電路，管腳 VSUP和管腳AVDD應(yīng)相連，并接到電壓為2

17、.65.5V的低 噪聲模擬電源。管腳 VBG上不需要外接電容，管腳 VFB應(yīng)接地，管腳BASE為 無連接。 C. 時鐘選擇 如果將管腳XI接地，HX711將自動選擇使用內(nèi)部時鐘振蕩器，并自動關(guān)閉 外部時鐘輸入和晶振的相關(guān)電路。這種情況下，典型輸出數(shù)據(jù)速率為10Hz或 80Hzo如果需要準確的輸出數(shù)據(jù)速率，可將外部輸入時鐘通過一個20pF的隔直 電容連接到XI管腳上，或?qū)⒕д襁B接到 XI和XO管腳上。這種情況下，芯片內(nèi) 的時鐘振蕩器電路會自動關(guān)閉，晶振時鐘或外部輸入時鐘電路被采用。 此時，若 晶振頻率為11.0592MHz輸出數(shù)據(jù)速率為準確的10Hz或80Hz。輸出數(shù)據(jù)速率與 晶振頻率以上述關(guān)系

18、按比例增加或減少。 使用外部輸入時鐘時，外部時鐘信號不 一定需要為方波?？蓪CU芯片的晶振輸出管腳上的時鐘信號通過 20pF的隔直 電容連接到XI管腳上，作為外部時鐘輸入。外部時鐘輸入信號的幅值可低至 150mV。 D. 串口通訊 串口通訊線由管腳PD_SCI和DOUT組成，用來輸出數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和 增益。當數(shù)據(jù)輸出管腳DOUT為高電平時，表明A/D轉(zhuǎn)換器還未準備好輸出數(shù)據(jù)， 此時串口時鐘輸入信號 PD_SCK應(yīng)為低電平。當DOUT從高電平變低電平后， PD_SCK輸入25至27個不等的時鐘脈沖（圖二）。其中第一個時鐘脈沖的上 升沿將讀出輸出24位數(shù)據(jù)的最高位（MSB），直至第24個時鐘

19、脈沖完成，24 位輸出數(shù)據(jù)從最高位至最低位逐位輸出完成。 第25至27個時鐘脈沖用來選擇下 一次A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益，參見表 3。 表3輸入通道和增益選擇 PD SCK膳沖數(shù) 輸 Aflit 2B A L28 26 B 32 27 A 64 下一孜轉(zhuǎn)挾t i#訕.*直32 珀 PD SCk PD_SCK勺輸入時鐘脈沖數(shù)不應(yīng)少于 25或多于27,否則會造成串口通訊錯 誤。當A/D轉(zhuǎn)換器的輸入通道或增益改變時，A/D轉(zhuǎn)換器需要4個數(shù)據(jù)輸出周期 才能穩(wěn)定。DOUT在4個數(shù)據(jù)輸出周期后才會從高電平變低電平， 輸出有效數(shù)據(jù)。 符號 說明 最小值 典型值 最大值 單位 Tt ）OUT下降沿到PD_S

20、CK脈沖上升沿 0. 1 T2 3D_SCK脈沖上開沿到DOUT數(shù)據(jù)有效 0.1 T3 3D SCK正脈沖電平時何 0.2 50 L 3D SCK負脈沖電平時何 0.2 下樹I:通臥第益眉 叫 圖7數(shù)據(jù)輸出時序 E.復(fù)位和斷電 當芯片上電時，芯片內(nèi)的上電自動復(fù)位電路會使芯片自動復(fù)位。管腳PD_SCK 輸入用來控制HX711的斷電。當PD_SCK為低電平時，芯片處于正常工作狀態(tài)。 斷電控制: SCK 圖8斷電控制時序 如果PD_SCK從低電平變高電平并保持在高電平超過 60卩s, HX711即進入 斷電狀態(tài)(圖三)。如使用片內(nèi)穩(wěn)壓電源電路，斷電時，外部傳感器和片內(nèi)A/D 轉(zhuǎn)換器會被同時斷電。當P

21、D_SCK重新回到低電平時，芯片會自動復(fù)位后進入正 常工作狀態(tài)。芯片從復(fù)位或斷電狀態(tài)進入正常工作狀態(tài)后，通道A和增益128 會被自動選擇作為第一次 A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益。隨后的輸入通道和增益選 擇由PD_SCK勺脈沖數(shù)決定，參見串口通訊一節(jié)。芯片從復(fù)位或斷電狀態(tài)進入正 常工作狀態(tài)后，A/D轉(zhuǎn)換器需要4個數(shù)據(jù)輸出周期才能穩(wěn)定。DOUT在4個數(shù)據(jù) 輸出周期后才會從高電平變低電平，輸出有效數(shù)據(jù)。 3測距模塊 (1)選型比較 目前成熟的測距傳感器主要有三種類型： 超聲波測距傳感器、紅外線測距傳 感器和激光測距傳感器，所以如表4比較了三種類型傳感器的優(yōu)缺點，便于我們 選擇出自己需要的測距傳感器。

22、表4測距傳感器優(yōu)缺點 傳感器類型 優(yōu)缺點 優(yōu)點 缺點 超聲波測距傳感器 方向性好、成本不咼、可 以在較差環(huán)境中使用 測得的距離限度一般，精 度一般，厘米級 紅外線測距傳感器 便宜、容易制造、安全 精度低、距離近、方向性 差、易受光線影響 激光測距傳感器 可測距離遠，精度很高 制造難度大、成本高 根據(jù)上述對三種類型測距傳感器優(yōu)缺點的分析， 再綜合考慮智能體重儀的低 成本要求，并且由于測距傳感器要測的是人體的身高這段距離，且精度要求不能 太低，所以選擇超聲波測距傳感器作為測距模塊。由于測距模塊需要測距的對象 為人體的身高，所以測距最大值為 2米5,而超聲波測距傳感器一般最多可測幾 米，所以超聲波測

23、距傳感器滿足測距限度要求。又因為通常人們測身高都是精確 到厘米即可，所以超聲波測距傳感器的厘米級精度完全符合該智能體重儀的要 求。 經(jīng)過比較市場上各類超聲波測距模塊，選擇 HC-SR04超聲波測距模塊。 HC-SR04超聲波測距模塊電氣參數(shù) 工作電壓：DC5V 工作電流：15mA 工作頻率：40kHz 最遠射程：400cm 最近射程：2cm 輸入觸發(fā)信號：10us的TTL脈沖 輸出回響信號：輸出TTL電平信號，與射程成比例 規(guī)格尺寸：45*20*15mm 智能體重儀需測的人體身高最大距離一般為 2米5,所以HC-SR0礙塊的最 遠射程完全能滿足所需的測量范圍。 HC-SR04莫塊的實物圖如下圖

24、9所示： +5V 融發(fā)佶號愉人 號輸出 GND 圖9 HC-SR04模塊實物圖 mJUAWE :U 二x-r.r- 由實物圖中可以看出，HC-SR04超聲波測距模塊有四個引腳： Vcc 5V電源 Trig：觸發(fā)信號輸入 Echo：回響信號輸出 GND:電源地 (2)功能實現(xiàn) HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距 精度可高達3mm，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路 該模塊基本工作原理: 1）采用10 口 Trig觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號； 2）模塊自動發(fā)送8個40kHZ的方波，自動檢測是否有信號返回； 3）有信號返回，通過I0 口 E

25、cho輸出一個高電平，高電平的持續(xù)時間就是超聲 波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=（高電平時間*聲速（340m/s）/ 2。 發(fā)信號 循環(huán)發(fā)出8個40KHz脈沖 模塊內(nèi)部 發(fā)曲倍號 回響電平輸出 2檢測距離成比例 輸岀回響 信號 圖10超聲波時序圖 以上時序圖表明只需要提供一個10us以上的脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將 發(fā)出8個40kHZ周期脈沖并檢測回波。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號。 回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。 由此通過發(fā)射信號到收到回響信號的 時間間隔可以計算得到距離。公式：us / 58二厘米或是測試距離=（高電平時間 聲速（340m/s）/ 2。 4無線通信模塊 （1）

26、選型比較 現(xiàn)在比較成熟的無線通信技術(shù)主要有 ZigBee藍牙和WiFi。下面就這三種 無線通信技術(shù)進行比較，看哪種無線技術(shù)更適合應(yīng)用于智能體重儀的控制方案 Zigbee的主要優(yōu)點有功耗低、成本低、掉線率低和組網(wǎng)能力強，缺點主要有 傳播距離近，數(shù)據(jù)信息傳輸速率低和會有延時性。 藍牙的主要優(yōu)點有功耗低且傳輸速率快， 建立連接的時間短，穩(wěn)定性好，安 全度高，缺點主要有數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮∈芟蓿?設(shè)備連接數(shù)量少，藍牙設(shè)備的單一連 接性。 WiFi的主要優(yōu)點有傳輸范圍廣，傳輸速度快，健康安全，普及應(yīng)用度高， 缺點主要有功耗太大，體積太大。 經(jīng)過這三種無線通信技術(shù)的優(yōu)缺點比較，并結(jié)合制定的控制方案可以看出， 由

27、于智能體重儀的通信對象是手機，用手機來接收數(shù)據(jù)，而手機中沒有內(nèi)置的 ZigBee接收模塊，所以只能在藍牙或 WiFi中選擇。而又由于本項目中的智能體 重儀采用電池供電的形式，所以最后選擇低功耗的藍牙模塊作為智能體重儀的無 線通信模塊。 經(jīng)過比較市場上各種藍牙模塊，最后選擇了ELET114A藍牙雙模模塊。 該模塊參數(shù)如下： 支持IOS和An droid系統(tǒng) 支持BT3.0+EDR和BT4.0 (BLE Dual - Mode，兩種模式可同時工作 支持 UART SP、I2C、I2S 等接口 工作電壓：3.3V 工作電流：小于20mA 由于該智能體重儀需要通過藍牙模塊傳輸數(shù)據(jù)給手機，而現(xiàn)在的智能手

28、機系 統(tǒng)都是IOS或An droid，而該模塊兩個系統(tǒng)都能支持，所以完全符合要求。 ELET114A藍牙雙模模塊實物圖如下圖11所示: 由實物圖可以看出，該模塊有34個引腳，具體引腳的定義圖如下圖12所示: Print Antenna Ad2 藍牙雙模模塊 BIOS AJO) BIOS AO4 ELET114A BI04 IC_DATA 003 ICECLIC BID2 Resei* BI01 VCC Bioa GNDQ AC BC7 叭兀IX UART_RX UAffT_CTS UART RTS BI011 BJ010 BI09 Bioa =OIV 口 EOK ss zcw SOS j3 3

29、2 34 34 圖12藍牙模塊引腳圖 由于一般選擇單片機上的串口與藍牙模塊進行通信，所以在這主要介紹和串 口有關(guān)的幾個引腳，其余引腳暫時不討論。 UART_TX: UAR數(shù)據(jù)發(fā)送輸出腳 UART_RX: UAR數(shù)據(jù)接收輸入腳 UART_CTS: UAR清發(fā)送輸入腳 UART_RTS: UAR請求發(fā)送輸入腳 AIO1： BT_WAKEUP數(shù)字輸入腳，MCU喚醒藍牙模塊 0:低電平 藍牙模塊進入休眠省電模式 1:高電平喚醒藍牙模塊 AI02: CMD/DATA_SWITC,數(shù)字輸入腳，切換數(shù)據(jù)模式和命令模式 0:低電平數(shù)字模式 1:高電平命令模式 AIO3: HOST_WAKEU,P數(shù)字輸出腳，藍

30、牙模塊喚醒 MCU 0:輸出低電平，表示串口沒有數(shù)據(jù)發(fā)送到 MCU 1：輸出高電平，表示串口有數(shù)據(jù)發(fā)送到 MCU VCC外部電源3.3V輸入 GND:電源地 （2）功能實現(xiàn) 單片機通過UART串口發(fā)送AT指令實現(xiàn)與藍牙模塊之間的通信，需要使用 的AT指令主要有以下幾個： 表5藍牙模塊部分AT指令 功能 AT命令 返回結(jié)果 說明 設(shè)置本地SPP設(shè)備 名 AT+DNAME=name” OK name為設(shè)備名 查詢本地設(shè)備名 AT+DNAME?vCR +DNAME: namev LF ：name為當前設(shè)備名 設(shè)置默認配對碼 AT+PIN=1234”vCR OK 1234為默認配對碼 查詢配對碼 AT

31、+PIN? +PIN: 設(shè)置波特率 AT+URATE=115200 2K 波特率設(shè)置為 115200 查詢波特率 AT+URATE? +URATE:115200 5顯示模塊 (1)選型比較 數(shù)據(jù)顯示是體質(zhì)儀的一項重要功能，是人機交換的重要組成部分，它可 以將測量電路測得的體重和身高數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。 數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案可供選擇：一是LED數(shù)碼管顯示，二是 LCD液晶顯示。 本方案選擇4位LED數(shù)碼管顯示模塊，理由如下：LED數(shù)碼管一般只 適合數(shù)字顯示，本設(shè)計中由于體重和身高都是數(shù)字形式的數(shù)據(jù)，因此選擇 LED數(shù)碼管合適；且身高、體重一般在3位數(shù)，考慮到后期設(shè)計的

32、精度問題， 因此選擇4位；LED數(shù)碼管相對于LCD液晶顯示亮度高，成本低，程序、 電路簡單。 LED數(shù)碼管模塊實物圖如下圖所示： 圖13數(shù)碼管實物圖 4位LED數(shù)碼管相關(guān)參數(shù)如下: 1. 采用2片595驅(qū)動數(shù)碼管，需要單片機3路10 口，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài) 掃描原理進行顯示； 2. 寬工作電壓3.3V到5V； 3. PCB板尺寸：71mm*22mm 4. 數(shù)碼管型號：0.36 4位共陽 (2)功能實現(xiàn) LED 數(shù)碼管是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已 在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一 般為7段有的另加一個小數(shù)點。圖14這是一個7段兩位

33、帶小數(shù)點10引腳的LED 數(shù)碼管，每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 DP是小數(shù)點。 A 圖14數(shù)碼管段數(shù) 數(shù)碼管分為共陽極的LED數(shù)碼管、共陰極的LED數(shù)碼管兩種。本方案選擇的 是共陽極的LED數(shù)碼管，共陽就是7段的顯示字碼共用一個電源的正極。 圖15數(shù)碼管引腳示意圖 從上圖可以看出，要是數(shù)碼管顯示數(shù)字，有兩個條件：1是要在丁端(3/8 腳)加正電源；2、要使(a,b,c,d,e,f,g,dp) 端接低電平或“ 0”電平，這樣才 能顯示。 共陽極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖圖16： 卄dr*-軒S-1時dn! dvr*I 圖16共陽極LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動

34、電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯 示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和 動態(tài)式兩類。本方案所選擇的數(shù)碼管采用的是動態(tài)式。 數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū) 動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另 外為每個數(shù)碼管的公共極 COM曾加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼， 但究竟是 那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通 COK端電路的控制，所以我 們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開， 該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù) 碼管就不會亮。 透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管