今天我們介紹一款基于國產(chǎn)的單片機(jī)開發(fā)的智能體脂秤設(shè)計方案，這款智能體脂秤主控芯片——CSU18M91，采用LQFP48和LQFP64的封裝形式，可以滿足不同的智能智能體脂秤方案的開發(fā)需求，另外該芯片在帶有LCD驅(qū)動和LED驅(qū)動，4×24、6*22的LCD驅(qū)動，4*14 LED驅(qū)動，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。

智能體脂秤方案

一、智能體脂秤方案CSU18M91的芯片功能介紹：

1.芯片支持體重測量，具備壓秤自動喚醒功能。

2.支持人體測量儀

2.芯片支持8電極阻抗測量，內(nèi)置25kHz、100kHz激勵頻率的人體成分算法，支持人體脂肪率、肌肉率、水份率、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)臟脂肪等級、蛋白質(zhì)、骨鹽量、身體年齡、身體得分等多項參數(shù)，另外提供左右手、腹部、左右腳共5段節(jié)肢的脂肪率、肌肉率。

3.芯片內(nèi)置心率算法，支持靜息心率測量。

二、智能體脂秤方案CSU18M91的芯片資源簡介

CSU18M91是一款支持4電極交流測脂、心率測量、高精度人體稱重的SOC。芯片包含人體阻抗測量模塊BIM、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。

高性能的RISC CPU

8位單片機(jī)MCU

內(nèi)置8K×16位一次性可編程存儲器（MTP ROM）和128Bytes EEPROM

896字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（SRAM）

只有46條單字指令

8級存儲堆棧

模擬特性

1路輸入全差分24Bit Sigma-Delta型ADC，1/64/128倍增益選擇。

6路外部通道和2路內(nèi)部通道的10Bit SAR ADC

4電極交流人體阻抗測量（BIM)模塊

ADC的輸出速率15.2Hz~3.9KHz

內(nèi)帶電荷泵

內(nèi)帶穩(wěn)壓器供傳感器和調(diào)制器

內(nèi)部集成的可編程增益放大器

專用微控制器的特性

上電復(fù)位（POR）

上電復(fù)位延遲定時器（39ms）

內(nèi)帶低電壓復(fù)位（LVR）

定時器0

-可編程預(yù)分頻的8位的定時器

定時/計數(shù)器123

-可編程預(yù)分頻的8位的定時/計數(shù)器

智能智能體脂秤方案

外設(shè)特性

31位雙向I/O口，其中部分PT2.1~PT2.4、PT3*、PT4*復(fù)用作LCD/LED口

13個具有喚醒功能的輸入口

2路UART，波特率最高支持115200bps

1路I2C從機(jī)，支持標(biāo)準(zhǔn)模式（100K bit/s)和快速模式（400K bit/s)

1路SPI，最高通信速率500KHz

1路蜂鳴器輸出，電流能力6mA

支持4×24、6*22的LCD驅(qū)動或4*14 LED驅(qū)動

低電壓比較功能（LVD)，可用做電源電壓比較和外部電壓比較

內(nèi)置溫度傳感器

具有RTC功能，年、月、日、星期、小時、分、秒信息

應(yīng)用場合

體脂秤

心率體脂秤

三、智能體脂秤方案測量原理

1.測體重

目前市場上測體重傳感器很成熟了：一個應(yīng)變片電阻即可通過其電阻形變量計算相應(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電極（E1、E3）產(chǎn)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(jīng)過放大、整流、A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)MCU處理后計算出人體阻抗，再結(jié)合人體模型即可計算出體脂等參數(shù)。