本帖最后由 叶叶集果 于 2020-10-29 19:42 编辑
采用电池供电的无线运动传感器节点具有节能、功能丰富、稳定高效等优点，已成为当前研究的热点。无线运动传感器节点由单片机、心电传感器、温度传感器、蓝牙模块、驱动电路、软件程序等组成。可通过显示屏实时显示被检测人员的心电图、心率、体表温度等数据，并加装了高温亮灯提醒，从而可以判断其身体健康状态。 本方案系统性的讨论了硬件电路与软件实现，给出了较为合理的解决方案。为了便于控制的实现和功能扩展，采用MSP430单片机作为核心控制器，并连接丰富的外围模块来实现各种功能，通过比较法及软硬件的配合，实现了整个系统的设计。
关键字：无线运动传感器 电池供电 采集记录数据 实时 显示
目录 1.系统方案 1.1单片机模块的论证与选择 1.2电源模块的论证与选择 2.理论分析与计算 2.1心电测量方法 2.2体表温度测量方法 3.电路设计与系统软件设计 3.1电路框图 3.2电路设计 3.2.1心电采集模块电路设计 3.2.2温度采集模块电路设计 3.2.3电源模块电路设计 3.3系统软件框图和核心算法流程图 4.测试方案与测试结果 4.1测试方案 4.1.1心电采集测试 4.1.2体表温度采集测试 4.2测试条件与仪器 4.3测试结果与分析 4.3.1测试结果（数据） 4.3.2测试分析与结论
无线运动传感器节点设计（A题） 【本科组】 1. 系统方案 本系统主要由电源模块、单片机模块、心电采集模块、温度模块、蓝牙模块及手机端APP组成，下面分别论证单片机模块和电源模块的选择。 1.1单片机模块的论证与选择 方案一：选择MSP430作为主控芯片，MSP430具有超低功耗，丰富外设和模拟集成度高等特点，可满足系统设计要求。 方案二：选择MSP432作为主控芯片，可满足系统设计要求，但功耗更高。 综合以上两种方案，选择方案一。
1.2电源模块的论证与选择 方案一：选择LM317模块。LM317 器件是一款可调节 3 端正电压稳压器，能够在 1.25V 至 37V 的输出电压范围内提供超过 1.5A 的电流。它仅需要使用两个外部电阻器来设置输出电压。此器件 具有 0.01% 的典型线性调整率和0.1% 的典型负载调整率。它包含电流限制、热过载保护和安全工作区保护功能。即使“调节”端处于断开状态，过载保护功能仍然起作用。满足实验所需电压要求，且可保护电路。 方案二：选择LM2596S模块。LM2596S是德州仪器（TI）生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。可满足实验要求，但相比较LM317，其电源噪声稍大，且电路更复杂。 综合以上两种方案，选择方案一。
2.理论分析与计算 file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
2.1心电测量方法 某个导联下，人体是一个阻抗。上图中PGA是可编程放大器。 用ADS1292采集心电信号，通过转换获得实时心率，同时将心率上传到屏幕显示。 2.2体表温度测量方法 file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg
LMT70温度-模拟输出关系
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LMT70输出特性曲线
file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg
LMT70的输出特性曲线看起来是线性的，实际上在它的温度范围内，根据需求有三种计算方式。三种计算方式中，三阶的温度计算方式给出的结果最精确。三阶计算方式如下：
注：VTAO 是AD采集TAO端口的电压，单位mV。
3.电路设计与系统软件设计
file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg
3.1电路框图
单片机使用的MSP430，心电采集模块用的是ADS1292，温度采集模块用的是LMT70，蓝牙模块用的是CSR BlueCore4。
3.2电路设计 file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg
3.2.1心电采集模块电路原理图
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3.2.2温度采集模块电路原理图
A1接地，A2接电源，范围为-0.3-6V，这里用3.3V。B2是高能有效使能端口，默认接高电平。B1是模拟输出。 file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.jpg
3.2.3电源模块原理图
3.3系统软件框图和核心算法流程图
心电图采集与显示程序流程图 温度采集与显示程序流程
4.测试方案与测试结果
4.1测试方案 4.1.1心电采集测试 通过直接输入心电模拟器对系统进行校准，达到测量精度要求后，对使用者进行心电信号采集测试。将黄色贴片（LA)放在左胸偏上，红色贴片(RA)放在右胸偏上，绿色贴片(RL)放在右腹部或右腿大腿。把导连线用心电电极片粘在身上:L端粘LA, R端粘RA，F端粘RL。连接蓝牙，在手机端APP查看接收到的实时心电图。 4.1.2体表温度采集测试 先用标准体温计测量使用者掌心温度，再用本温度模块测量，对比测量结果，并观察系统在不同温度下LED灯的明灭情况。
4.2测试仪器 心电信号模拟器 温度计
4.3测试结果与分析 4.3.1测试结果（数据）
| | file:///C:/Users/123/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image022.jpg |
手机端接收到的心电信号
温度：
4.3.2测试分析与结论 经过测试，系统各部分均工作正常
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