今天我們介紹一款基于國產(chǎn)的單片機(jī)開發(fā)的四電極脂肪秤設(shè)計(jì)方案，這款四電極脂肪秤主控芯片——CSU18M92,，采用LQFP48和LQFP64的封裝形式,，可以滿足不同的智能四電極脂肪秤方案的開發(fā)需求，另外該芯片在帶有LCD驅(qū)動(dòng)和LED驅(qū)動(dòng),，4×24,、622的LCD驅(qū)動(dòng)，414 LED驅(qū)動(dòng),，進(jìn)一步加強(qiáng)該芯片適配能力,。另外提一句該芯片是4電極交流人體阻抗測量（BIM)模塊，并支持心率測量功能,，功能強(qiáng)大，支持橋式傳感器,，可在人體秤,、藍(lán)牙體脂秤等產(chǎn)品上使用。是不可多得的芯片精品,。
四電極脂肪秤方案測量原理
1.測體重
目前市場上測體重傳感器很成熟了：一個(gè)應(yīng)變片電阻即可通過其電阻形變量計(jì)算相應(yīng)的施力量,。對于體重秤一般采取四組應(yīng)變片傳感器組成橋式電路提高測量范圍和穩(wěn)定性。如下圖所示：
2.測體脂
現(xiàn)在體脂秤一般采用生物電阻測量法(Bio-impedance analysis,簡稱BIA)來測量體脂,，即在很短的時(shí)間內(nèi)即可獲得頗準(zhǔn)確的測量值,。BIA測量法的主要原理乃是將身體簡單分為導(dǎo)電的體液、肌肉等,，以及不導(dǎo)電的脂肪組織,，測量時(shí)由電極片發(fā)出極微小電流經(jīng)過身體，若脂肪比率高,，則所測得的生物電阻較大,；反之亦然。BIA就是經(jīng)由此種機(jī)轉(zhuǎn)來做體脂率的測量,。
體脂秤一般采用四電極生物阻抗分析方式,，四電極體脂秤通過左右腳的兩個(gè)電極（E1、E3）產(chǎn)生安全正弦激勵(lì)信號（一般為50KHz）,，再從另外兩個(gè)電極（E2,、E4）檢測到電壓信號,，該信號經(jīng)過放大、整流,、A/D轉(zhuǎn)換,，再經(jīng)MCU處理后計(jì)算出人體阻抗，再結(jié)合人體模型即可計(jì)算出體脂等參數(shù),。
四電極脂肪秤方案是以CSU18M92四電極測脂模塊做方案開發(fā)實(shí)現(xiàn)功能的,。
CSU18M92是一款心電采集和四電極人體成分分析模組。心電采集功能提供心率值和心電波形原始AD值,，配合APP SDK包可實(shí)現(xiàn)心電波形顯示,。內(nèi)嵌人體生物阻抗測量（BIM）專用芯片，支持四電極阻抗測量,，自帶人體成份算法庫,，提供人體脂肪率、肌肉率,、水份率,、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)臟脂肪等級,、蛋白質(zhì),、身體年齡、身體得分等多項(xiàng)參數(shù),。另外內(nèi)置24bit Sigma-Delta ADC,、8K×16位MTP程序存儲器、128字節(jié)EEPROM和896字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器,，提供高精度體重測量和開發(fā)充足的開發(fā)資源,。提供UART接口與外部通信。
四電極脂肪秤方案主系統(tǒng)硬件架構(gòu)主要由電池,、LCD屏,、按鍵、壓力傳感器,、測脂電路和EEPROM數(shù)據(jù)存儲器組成,。外圍電路非常簡單，既節(jié)約了成本,，又增強(qiáng)了可靠性,。LCD玻璃、按鍵,、壓力傳感器和EEPROM芯片直接與CSU18M92的管腳連接,。測人體電阻電路由運(yùn)放和部分電阻電容組成，此電路需要的激勵(lì)方波信號由CSU18M92內(nèi)部集成的PWM模塊產(chǎn)生,，節(jié)省了信號發(fā)生電路,。
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