CN100485698C - 家用个人电子健康管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的家用个人电子健康管理装置包括人体信息的电子秤、记忆棒和计算机，其中的记忆棒包括棒体、USB插头J1、单片机U1、EEPROM存储器U2，使用I2C协议，将电子秤测量和输入的数据直接通过I2C协议存入记忆棒再转存到计算机，数据能双向传输且传输速度快，可达微秒级，并能将记忆棒采取分区技术，每一个分区对应一个使用者，具有电路结构更简单合理，可供多人方便使用和价廉物美等优点，还可在记忆棒中加入了会员代码，每个用户可自动成为健康管理系统的会员，以做到个人隐私的保密，与同类产品相比，记忆棒成本较低，产品在价格上有较大的竞争力，是一种更适合家庭成员使用的个人电子健康管理装置。

Description

家用个人电子健康管理装置
技术领域
本发明涉及一种适合家庭成员使用的个人健康管理装置，特别是一种能将电子秤每次测得的身体信息通过储存装置与计算机交换数据以供查看的电子健康管理装置，属于衡器计量领域。
背景技术
目前已经研制和实际使用的供使用者获得自身身体数据包括体重、身体脂肪的百分比、身体水分、内脏脂肪含量、肌肉质量、骨骼密度、基本新陈代谢等数据的获得方式都是通过用户以电子秤的方式直接测量获得。
再者，随着经济不断的发展，人们的生活质量不断提高，人们越来越多的关心起自身的健康状况，人们已经不再满足紧紧知道当前的身体信息，还需要了解之前的身体信息，以便做对比。了解自身的健康状况的发展趋势，传统的做法是每得到一次身体信息就用笔和纸纪录下来，但是这样做比较麻烦，如果使用者忘记纪录每次测得的身体信息，便会造成纪录的不完整，现有的带有自动保存纪录功能的电子秤能将每次测得的身体信息通过储存装置与计算机交换数据，计算机将储存装置保存的人体信息进行趋势管理，供使用者了解自身的健康趋势。这些电子秤与计算机交换数据目前主要采用无线或有线的方式。以无线的方式如通过光学通信例如红外辐射连接到计算机时，如果有其它物体处于电子秤提供的通信装置和计算机之间时，就不能实现通信。而使用电波的通信装置很昂贵，并且由电磁波引起的噪音会使功能失效的概率增加。如采用有线电缆的传输方式时，电子秤与计算机之间需要电缆连接，限制了两者之间的距离，电子秤与计算机必需处于较近的距离内，给使用者的使用带来极大的不便。同时，又因在电路上采用RS232协议与电脑串口连接，所以，由于成本的原因，电子秤只能单向传输数据给电脑，并且数据传输速度较慢，传输速率一般为ms级，还需要使用232芯片将5—VTTL/COMS电平转换成TIA/EIA-232-F电平，造成电路复杂和价格较高等缺点，如采用无线传输的方式时，电路需要在有线传输的基础上再增设无线收发装置，使电路结构更复杂，价格更高，使用也麻烦。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有的带有自动保存纪录功能的通过有线或无线传输信号的电子秤的不足之处，设计一种能双向传输、传输速度快、电路结构简单合理、价格不高、适合家庭成员使用的能将电子秤测得的身体信息通过储存装置直接与计算机交换数据以供查看和分析的家用个人电子健康管理装置，
本发明的家用个人电子健康管理装置包括人体信息的电子秤、记忆棒和计算机，所述记忆棒包括棒体、USB插头J1、单片机U1、EEPROM存储器U2，其信号连接关系为：单片机U1的数据信号的USBD-端和USBD+端分别与USB插头J1的第2脚和第3脚连接，单片机U1的PA2端、PA3端和PA4端分别与EEPROM存储器U2的WP端、SCL端和SDA端连接，所述记忆棒采取分区技术，每一个分区对应一个使用者，当记忆棒的USB插头J1与电子秤的USB插座J2插接时，可将电子秤的人体信息数据经USB接口传输到记忆棒根据设定的I2C协议经单片机U1存入EEPROM存储器U2的设定分区中；当记忆棒从电子秤拔下并插入计算机的USB接口后，计算机即可根据预设程序自动迅速的将记忆棒存储的人体信息数据读取并存入计算机的数据库中，由计算机进行数据处理和健康管理。
本发明的家用个人电子健康管理装置，所述电子秤包括秤体和秤盘，秤盘装在固定于秤体的重量传感器RS上，秤盘面板上装有4块分别与左、右两脚的脚趾和脚跟接触的阻抗测量电极14a、14c、14b、14d、及液晶显示器LCD和3个按键开关K2-K4，秤体内装有电路板，其特征在于还装有能与记忆棒的USB插头J1插接的USB插座J2，所述电路板上的电路包括单片机U21、时钟电路U22、EEPROM存储器U23、重量测量电路和阻抗测量电路，其信号连接关系是：USB插座J2第2和第3脚分别与单片机U21的PA1和PA2端连接，时钟电路U22的第5、6、7脚分别与单片机U21的PF6、PF5、PF4脚连接，EEPROM存储器U23第5、6脚分别与单片机U21的PF7、PA4脚连接，液晶显示器LCD的第1-18脚分别与单片机U21的PC1-PC7、PD0-PD7、PF1-PF3连接，重量传感器RS的两个信号输出端2和4端分别与重量测量电路中的运算放大器U26的两个输入端连接，运算放大器U26的输出信号经双积分电路U27和U28转换成脉冲信号输出到单片机U21的PA5/INT端，单片机U21的PA3/PFD端依次经电容C15、电阻R22、电感L1与电极14c连接，电极14a、14b、14d分别经二极管D7、D6、D5与单片机U21的PB2/AN2、PB1/AN1、PB0/AN0端连接，电极14a还经两个串联电阻R41和R42接地，两个串联电阻R41和R42之间接二极管D8正极，该二极管D8负极接单片机U21的PB3/AN3端，单片机U21的PB0/AN0-PB3/AN3还分别经电容C18-C21接地，单片机U21的PA6/SDA端经受秤盘重力控制的称重键K1接地，单片机U21的PA7/SCL端经确认键K2接地，单片机U21的PD3端和PD4端分别经上升键K3和下降键K4接地。
为了在待机状态不耗电或少耗电，在电子秤的电源地和信号地之间设有一个受单片机U21控制的一个开关三极管Q5，该开关三极管Q5的基极经电阻R10与单片机U21的PB4/AN5端连接、发射极和集电极分别与电源地和信号地连接。
为了确保电压稳定和防止电压太低，在电子秤的电源电路中还设有稳压电路U24和低电压检测器U25，所述稳压电路U24串接在电源与VDD之间，低电压检测器U25串接在单片机U21的PB5/AN5端与电源地之间。
本发明的家用个人电子健康管理装置，由于使用I2C协议，可以将电子秤测量的数据直接通过I2C协议存入记忆棒再转存到计算机，数据能双向传输且传输速度快(其传输速度为us级)、不需要使用232芯片将5—VTTL/COMS电平转换成TIA/EIA-232-F电平，也不需要光电或无线收发装置，也不受有线传输的电缆长度的限制，并能将记忆棒采取分区技术，每一个分区对应一个使用者，记忆棒可以分区的数量由EEPROM存储器的大小决定，例如有4个分区即可供4人使用，具有电路结构更简单合理，可供多人方便使用，和价廉物美等优点，还可在记忆棒中加入了会员代码，每个用户均可自动成为健康管理系统的会员，使用者在计算机上首次使用记忆棒时，计算机会跳出对话框，要求使用者设置相关的信息，以做到个人隐私的保密，通过上网，计算机还会将相关的信息通过网络发送给保健机构的服务器，以便服务器为用户建立健康管理档案和健康保健咨询等，与同类产品相比，记忆棒成本较低，还可多人使用，产品在价格上有较大的竞争力，是一种适合家庭成员使用的个人电子健康管理装置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是记忆棒的电路结构示意图；
图3是说明记忆棒工作的程序流程图；
图4是说明计算机与记忆棒之间的数据交换的流程图；
图5是说明本发明中电子秤的一种最佳实施例的电路结构示意图；
图6是说明电子秤称重时的流程图；
图7a和图7b是说明人体体脂测量的流程图；
图8是说明时间设定的流程图。
具体实施方式
参见附图1，图中的1是记忆棒(其形状和体积与普通U盘类似)，3是记忆棒上的USB插头J1，11是电子秤，11a是称盘，4是设在电子秤上的USB插座J2，13是三个按键操作开关K2-K4，为了便于使，可将其中间的设为确认键、上边的设为上升键、下边的设为下降键，14是阻抗测量电极，其中的14a与左脚的脚趾位置对应，14c与右脚的脚趾位置对应，14b与左脚的脚跟位置对应，14d与右脚的脚跟位置对应，15是液晶显示器，30是计算机，31是计算机的USB接口。使用时，将记忆棒1经USB插头3插接到电子秤的USB插座4后，即可将电子秤11输出的人体信息数据存储在记忆棒1中。然后将存储有电子秤输出的人体信息数据的记忆棒1改与计算机30的USB接口31插接后，即可在计算机的控制下将存储在记忆棒1上的人体信息数据转存到计算机中进行健康管理。本发明的通讯协议使用I2C协议，可以将电子秤测量的数据直接通过I2C协议存入记忆棒再转存到计算机，数据能双向传输且传输速度快(其传输速度为us级)、不需要使用232芯片将5—VTTL/COMS电平转换成TIA/EIA-232-F电平，也不需要光电或无线收发装置，也不受有线传输的电缆长度的限制，并能将记忆棒采取分区技术，每一个分区对应一个使用者，记忆棒可以分区的数量由EEPROM存储器的大小决定，例如有4个分区即可供4人使用，具有电路结构更简单合理，可供多人方便使用，和价廉物美等优点，还可在记忆棒中加入了会员代码，每个购买本产品的用户自动成为健康管理系统的会员，使用者在计算机(或称PC)上第一次记忆棒时，PC会跳出对话框，要求使用者设置相关的信息，以做到个人隐私的保密，并且会将相关的信息发送给网络上的服务器，以便服务器为用户建立健康管理档案。
本发明的记忆棒1的电路结构如图2所示，包括棒体、USB插头J1、单片机U1、EEPROM存储器U2，其信号连接关系为：单片机U1的数据信号的USBD-端和USBD+端分别与USB插头J1的第2脚和第3脚连接，单片机U1的PA2端、PA3端和PA4端分别与EEPROM存储器U2的WP端、SCL端和SDA端连接，所述记忆棒采取分区技术，每一个分区对应一个使用者，当记忆棒的USB插头J1与电子秤的USB插座J2插接时，可将电子秤的人体信息数据经USB接口传输到记忆棒根据设定的I2C协议经单片机U1存入EEPROM存储器U2的设定分区中；当记忆棒从电子秤拔下并插入计算机的USB接口后，计算机即可根据预设程序自动迅速的将记忆棒存储的人体信息数据读取并存入计算机的数据库中，由计算机进行数据处理和健康管理。该记忆棒的工作电源由USB插头J1的第1脚和第4脚取之电子秤或计算机，为了防止电压过低，可增设低电压检测器U3，该低电压检测器U3连接在单片机U1的VDD与PA7端之间，该低电压检测器U3选用7044或7040或7050型。
所述记忆棒1的工作程序流程如图3所示。
计算机与记忆棒之间的数据交换的工作流程如图4所示，主要包含如下步骤：1)当计算机开启时就开始执行监视一直到计算机关闭为止；2)如果没有USB设备插入则保持监视状态；3)如果检测到USB设备插入，则判断是否为本公司的记忆棒版本，如果不是需要的记忆棒则返回1)；4)如果是本公司的记忆棒版本，则开始连接服务器；5)如果服务器连接失败则，提示用户检查网络设置，返回保持监视状态；6)如果连接成功，则打开USB记忆棒；7)打开读取线程；8)读取记忆棒中的个人数据设定，身高，年龄，性别等；9)判断是否有测量纪录；10)如果有未读纪录，则读取测量纪录；11)转换数据格式；12)发送到服务器，储存SQL数据库中，完毕后返回步骤9；13)如果无未读纪录则清除记忆棒中的测量纪录；14)关闭读取线程；15)关闭USB端口；16)弹出浏览器，显示健康管理Web登陆页面；完毕后返回步骤1)。
图5是说明本发明中电子秤的一种最佳实施例的电路结构示意图。该电子秤包括秤体和秤盘，秤盘装在固定于秤体的重量传感器RS上，秤盘面板上装有4块分别与左、右两脚的脚趾和脚跟接触的阻抗测量电极14a、14c、14b、14d、及液晶显示器LCD和3个按键开关K2-K4，秤体内装有电路板，其特征在于还装有能与记忆棒的USB插头J1插接的USB插座J2，所述电路板上的电路包括单片机U21、时钟电路U22、EEPROM存储器U23、重量测量电路和阻抗测量电路，其信号连接关系是：USB插座J2第2和第3脚分别与单片机U21的PA1和PA2端连接，时钟电路U22的第5、6、7脚分别与单片机U21的PF6、PF5、PF4脚连接，EEPROM存储器U23第5、6脚分别与单片机U21的PF7、PA4脚连接，液晶显示器LCD的第1-18脚分别与单片机U21的PC1-PC7、PD0-PD7、PF1-PF3连接，重量传感器RS的两个信号输出端2和4端分别与重量测量电路中的运算放大器U26的两个输入端连接，运算放大器U26的输出信号经双积分电路U27和电压比较电路U28转换成脉冲信号输出到单片机U21的PA5/INT端，单片机U21的PA3/PFD端依次经电容C15、电阻R22、电感L1与电极14c连接，电极14a、14b、14d分别经二极管D7、D6、D5与单片机U21的PB2/AN2、PB1/AN1、PB0/AN0端连接，电极14a还经两个串联电阻R41和R42接地，两个串联电阻R41和R42之间接二极管D8正极，该二极管D8负极接单片机U21的PB3/AN3端，单片机U21的PB0/AN0-PB3/AN3还分别经电容C18-C21接地，单片机U21的PA6/SDA端经受秤盘重力控制的称重键K1接地，单片机U21的PA7/SCL端经确认键K2接地，单片机U21的PD3端和PD4端分别经上升键K3和下降键K4接地。
为了在待机状态不耗电或少耗电，在电子秤的电源地和信号地之间设有一个受单片机U21控制的一个开关三极管Q5，该开关三极管Q5的基极经电阻R10与单片机U21的PB4/AN5端连接、发射极和集电极分别与电源地和信号地连接。
为了确保电压稳定和防止电压太低，在电子秤的电源电路中还设有稳压电路U24和低电压检测器U25，所述稳压电路U24串接在电源与VDD之间，低电压检测器U25串接在单片机U21的PB5/AN5端与电源地之间。
上述单片机U1选用HT82M99E或HT82K94E或HT82K9AE型的单片机，EEPROM存储器U2和U23选用24LC32或24LC64、24LC128、24LC256、24LC512型I2C通信方式的存储器，单片机U21选用HT46R232或HT46R23或HT46RU25或HT46R24型单片机，时钟电路U22选用1381或1380或8576型，稳压电路U24选用7544或7540或7550型，低电压检测器U25选用7044或7040或7050型。
使用时，先将记忆棒1插入电子秤的USB插座，按一次秤盘上的确认键K2或脚踏(相当于按K1)开机，根据LCD液晶显示器15显示的数字依年、月、日、分、时的顺序进行时间设置，其具体设置流程参见图8所示即可。时间设置完成后再按确认键K2即可从A处进入依图7a的程序对用户的代码、身高、年龄、姓别进行设置。然后即可脱掉鞋袜，将左脚站在秤盘的14a和14b上，右脚站在秤盘的14c和14d上，在称重的同时，还有一个微弱的电流经14c和14a而通过两脚之间，即可经与两脚跟接触的电极14b和14d而测量出两脚之间的阻抗值，再与先前测量的体重和输入的身高、年龄、姓别等数据由单片机U21根据设定的方程式计算后即可获得身体脂肪的百分比、身体水分、内脏脂肪含量、肌肉质量、骨骼密度、基本新陈代谢等人体健康数据，并由LCD液晶显示器轮流显示并存储到记忆棒中，其详细的工作信号流程关系参见图7b。如其它设置不变而只需称体重时，也可直接站到秤盘上称重，此时电子秤的工作流程关系如图6所示。最后将存储在记忆棒中的数据转存到预设有图4所示程序的计算机中即可。

Claims (6)

1、一种家用个人电子健康管理装置，包括用于测量人体信息的电子秤、记忆棒和计算机，其特征在于所述记忆棒包括棒体、USB插头J1、单片机U1、EEPROM存储器U2，其信号连接关系为：单片机U1的数据信号的USBD-端和USBD+端分别与USB插头J1的第2脚和第3脚连接，单片机U1的PA2端、PA3端和PA4端分别与EEPROM存储器U2的WP端、SCL端和SDA端连接，所述记忆棒采取分区技术，每一个分区对应一个使用者，可根据家庭成员数量选择多个分区；所述电子秤的电路板上的电路包括能与记忆棒的USB插头J1插接的USB插座J2、单片机U21、时钟电路U22、EEPROM存储器U23、重量测量电路和阻抗测量电路，其信号连接关系是：USB插座J2第2和第3脚分别与单片机U21的PA1和PA2端连接，时钟电路U22的第5、6、7脚分别与单片机U21的PF6、PF5、PF4脚连接，EEPROM存储器U23第5、6脚分别与单片机U21的PF7、PA4脚连接；当记忆棒的USB插头J1与电子秤的USB插座J2插接时，可将电子秤的人体信息数据经USB接口传输到记忆棒根据设定的I2C协议经单片机U1存入EEPROM存储器U2的设定分区中；当记忆棒从电子秤拔下并插入计算机的USB接口后，计算机即可根据预设程序自动迅速的将记忆棒存储的人体信息数据读取并存入计算机的数据库中，由计算机进行数据处理和健康管理。
2、如权利要求1所述的家用个人电子健康管理装置，其特征在于所述计算机与记忆棒之间的数据交换包含如下步骤：1)当计算机开启时就开始执行监视一直到计算机关闭为止；2)如果没有USB设备插入则保持监视状态；3)如果检测到USB设备插入，则判断是否为所述记忆棒版本，如果不是需要的记忆棒则返回1)；4)如果是所述记忆棒版本，则开始连接服务器；5)如果服务器连接失败，则提示用户检查网络设置，返回保持监视状态；6)如果连接成功，则打开USB记忆棒；7)打开读取线程；8)读取记忆棒中的个人数据设定，身高，年龄，性别；9)判断是否有测量纪录；10)如果有未读纪录，则读取测量纪录；11)转换数据格式；12)发送到服务器，储存SQL数据库中，完毕后返回步骤9；13)如果无未读纪录则清除记忆棒中的测量纪录；14)关闭读取线程；15)关闭USB端口；16)弹出浏览器，显示健康管理Web登陆页面；完毕后返回步骤1)。
3、如权利要求1所述的家用个人电子健康管理装置，所述电子秤还包括秤体和秤盘，秤盘装在固定于秤体的重量传感器RS上，秤盘面板上装有4块分别与左、右两脚的脚趾和脚跟接触的阻抗测量电极14a、14c、14b、14d、及液晶显示器LCD和3个按键开关K2-K4，其特征在于所述液晶显示器LCD的第1-18脚分别与单片机U21的PC1-PC7、PD0-PDD7、PF1-PF3连接，重量传感器RS的两个信号输出端2和4端分别与重量测量电路中的运算放大器U26的两个输入端连接，运算放大器U26的输出信号经双积分电路U27和电压比较电路U28转换成脉冲信号输出到单片机U21的PA5/INT端，单片机U21的PA3/PFD端依次经电容C15、电阻R22、电感L1与电极14c连接，电极14a、14b、14d分别经二极管D7、D6、D5与单片机U21的PB2/AN2、PB1/AN1、PB0/AN0端连接，电极14a还经两个串联电阻R41和R42接地，两个串联电阻R41和R42之间接二极管D8正极，该二极管D8负极接单片机U21的PB3/AN3端，单片机U21的PB0/AN0-PB3/AN3还分别经电容C18-C21接地，单片机U21的PA6/SDA端经受秤盘重力控制的称重键K1接地，单片机U21的PA7/SCL端经确认键K2接地，单片机U21的PD3端和PD4端分别经上升键K3和下降键K4接地。
4、如权利要求3所述的家用个人电子健康管理装置，其特征在于所述秤体内的电路板上的电路中还包括一个开关三极管Q5，该开关三极管Q5的基极经电阻R10与单片机U21的PB4/AN5端连接、发射极和集电极分别与电源地和信号地连接。
5、如权利要求4所述的家用个人电子健康管理装置，其特征在于所述秤体内的电路板上的电路中还包括稳压电路U24和低电压检测器U25，所述稳压电路U24串接在电源正极与VDD之间，低电压检测器U25串接在单片机U21的PB5/AN5端与电源地之间。
6、如权利要求1或3或4或5所述的家用个人电子健康管理装置，其特征在于所述单片机U1选用HT82M99E或HT82K94E或HT82K9AE型的单片机，EEPROM存储器U2和U23选用24LC32或24LC64、24LC128、24LC256、24LC512型I2C通信方式的存储器，单片机U21选用HT46R232或HT46R23或HT46RU25或HT46R24型单片机，时钟电路U22选用1381或1380或8576型，稳压电路U24选用7544或7540或7550型，低电压检测器U25选用7044或7040或7050型。
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