運動健康方案四電極脂肪秤芯片方案設計

　今天我們介紹一款基于國產的單片機開發的四電極脂肪秤設計方案，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需求，另外該芯片在帶有LCD驅動和LED驅動，4×24、622的LCD驅動，414 LED驅動，進一步加強該芯片適配能力。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，功能強大，支持橋式傳感器，可在人體秤、藍牙體脂秤等產品上使用。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：一個應變片電阻即可通過其電阻形變量計算相應的施力量。對于體重秤一般采取四組應變片傳感器組成橋式電路提高測量范圍和穩定性。如下圖所示：

2.測體脂

現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，即在很短的時間內即可獲得頗準確的測量值。BIA測量法的主要原理乃是將身體簡單分為導電的體液、肌肉等，以及不導電的脂肪組織，測量時由電極片發出極微小電流經過身體，若脂肪比率高，則所測得的生物電阻較大；反之亦然。BIA就是經由此種機轉來做體脂率的測量。

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電極（E1、E3）產生安全正弦激勵信號（一般為50KHz），再從另外兩個電極（E2、E4）檢測到電壓信號，該信號經過放大、整流、A/D轉換，再經MCU處理后計算出人體阻抗，再結合人體模型即可計算出體脂等參數。

四電極脂肪秤方案是以CSU18M92四電極測脂模塊做方案開發實現功能的。

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包可實現心電波形顯示。內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、基礎代謝率、內臟脂肪等級、蛋白質、身體年齡、身體得分等多項參數。另外內置24bit Sigma-Delta ADC、8K×16位MTP程序存儲器、128字節EEPROM和896字節數據存儲器，提供高精度體重測量和開發充足的開發資源。提供UART接口與外部通信。

四電極脂肪秤方案主系統硬件架構主要由電池、LCD屏、按鍵、壓力傳感器、測脂電路和EEPROM數據存儲器組成。外圍電路非常簡單，既節約了成本，又增強了可靠性。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放和部分電阻電容組成，此電路需要的激勵方波信號由CSU18M92內部集成的PWM模塊產生，節省了信號發生電路。