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led智能體脂秤解決方案應用設計

Update Time ： 2024-12-18 View ： 636

現(xiàn)在的年輕人愛健身，十分關(guān)注身材、形體，減肥、健身成了生活日常；中老年人則關(guān)注健康指數(shù)、有無病癥，實時把握身體情況。現(xiàn)在一臺體脂稱通過測試體重、體脂、BMI、水分等數(shù)據(jù)并給出相應提示，并且許多人都將體脂檢測數(shù)據(jù)作為身體健康指數(shù)衡量標準，輔助用戶來關(guān)注身體健康，同時可以通過藍牙與手機APP應用相連，記錄日常身體變化情況，根據(jù)變化情況推薦用戶飲食計劃+運動計劃。

今天我們介紹一款國產(chǎn)的用于智能體脂秤方案的主控芯片——CSU18M91，該芯片采用LQFP48和LQFP64，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(chǎn)品上使用。是不可多得的芯片精品。

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

上電復位（POR）

上電復位延遲定時器（39ms）

內(nèi)帶低電壓復位（LVR）

定時器0

-可編程預分頻的8位的定時器

定時/計數(shù)器123

-可編程預分頻的8位的定時/計數(shù)器

智能智能體脂秤方案

外設特性

31位雙向I/O口，其中部分PT2.1~PT2.4、PT3*、PT4*復用作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，支持標準模式（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(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(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)。