CN217696566U - 一种可穿戴实时运动状态测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种可穿戴实时运动状态测量装置,包括心电信号测量模块，心电信号测量模块、单片机数据处理模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；温度采集模块、单片机数据传输模块及蓝牙传输发送通过导线串联连接；运动状态测量模块、蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；湿度测量模块、ADC模块、单片机数据传输模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；蓝牙数据接收模块、FPGA接收模块及LCD屏幕显示模块通过导线依次串联连接。本实用新型专利成本低廉，原理简单，系统整体性能稳定良好，人机交互友好。
Description
技术领域
本实用新型属于医学领域，尤其是涉及一种实时运动状态测量装置。
背景技术
心电图(ECG)是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化图形的技术。是一种十分重要的临床检查手段之一，医生可以通过左右手和右腿之间以及肋间的导联心电图，记录人体心脏的电活动，帮助诊断心律失常、心肌缺血等病症。对于运动的人，医用心电图机相对笨重。
人体温度湿度的测量工具，包括温度计、体温枪、湿度计等，体积均不适合穿戴式实时测量。所以目前欠缺一种小巧的、简易的、可穿戴的测量装置，可以实时测量运动中的人体的温度、湿度、心率、心电图、运动距离、步数、位置信息。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出了一种可穿戴式实时运动状态监控测量装置，可以同时检测运动中的人体温度、湿度、心电图、心率、运动步数、距离。穿戴简单，系统整体性能稳定，人机交互良好。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：
一种可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于，包括：
心电信号测量模块、温度采集模块、运动状态测量模块、单片机数据处理模块、蓝牙数据发送模块、蓝牙数据接收模块、模数转换模块、FPGA接收模块、 LCD屏幕显示模块，湿度测量模块。
所述的心电信号测量模块、单片机数据处理模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的温度采集模块、单片机数据传输模块及蓝牙传输发送通过导线串联连接；所述的运动状态测量模块、蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的湿度测量模块、模数转换模块、单片机数据传输模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的蓝牙数据接收模块、FPGA接收模块及 LCD屏幕显示模块通过导线依次串联连接。
作为优选，所述心电信号测量模块采用生物电信号采集专用AD芯片 ADS1292R芯片，用于收集测量人体呼吸波信号与心电信号，将测量的信号输入到单片机数据处理模块；
作为优选，所述心电信号测量模块呼吸检测是使用了阻抗检测的方法，使用了的32KHz高频方波输入到人体，然后经过电路滤波后可以计算出两片电极之间的阻抗变化的大小；同时消除呼吸信号共模抑制电压。
作为优选，所述温度采集模块采用数字温度传感器芯片DS18B20，通过该芯片将温度实时转化为数字信号，通过一个4.7k的上拉电阻输入到单片机内，在合适的工作时序下，处理该数字信号得到温度信息。
作为优选，所述的湿度测量模块通过HIH3605湿度测量芯片，将湿度信号时转化为模拟电信号，并通过上拉电阻是输出信号幅度固定在合理范围内；
作为优选，所述运动状态测量模块采用ICM20602型号，可以测量运动时三维直角坐标系x、y、z三个方向的加速度和角速度，通过STM32微处理芯片进行初步处理，并通过蓝牙发送到单片机；
作为优选，所述单片机数据处理模块采用MSP430F6638单片机，将温度、湿度、心电信息分别进行编码打包，并将编码打包后的数据通过蓝牙模块无线传输到FPGA中；
作为优选，所述的蓝牙发送模块与接收模块采用型号为CH340的蓝牙通信模块，进行FPGA接收端与单片机蓝牙模块进行数据的发送和接收。
作为优选，所述的模数转换模块采用ADS1118芯片，该芯片为低速高精度 16位AD信号转换芯片，可以将输入的模拟信号转化为单片机可处理的16位数字信号，并保证足够的精度和转换时间；
作为优选，所述的LCD屏幕显示模块用于显示测量的心电图、心率、温度、湿度、位置、运动速度、运动距离；
本实用新型优点在于，除显示模块以外的其他模块都可穿戴，并采用无线传输方式实现测量数据的传输，同时，可测量运动状态下的心电图等信息，测量稳定且准确。本实用新型成本低廉、原理简单。系统整体性能稳定，人机交互友好。
附图说明
图1是本实用新型的系统整体框图。
图2是本实用新型的心电测量模块电路图。
图3是本实用新型的温度采集测量模块电路图。
图4是本实用新型的模数转换模块电路图。
图5是本实用新型的湿度测量模块电路图。
图6是本实用新型的LCD显示模块电路图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请见图1，是本实用新型的系统整体框图，包括一种可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于，包括：
心电信号测量模块1、温度采集模块2、运动状态测量模块3、单片机数据处理模块4、蓝牙数据发送模块5、蓝牙数据接收模块6、模数转换模块7、FPGA 接收模块8、LCD屏幕显示模块9，湿度测量模块10。
所述的心电信号测量模块、单片机数据处理模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的温度采集模块、单片机数据传输模块及蓝牙传输发送通过导线串联连接；所述的运动状态测量模块、蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的湿度测量模块、模数转换模块、单片机数据传输模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的蓝牙数据接收模块、FPGA接收模块及 LCD屏幕显示模块通过导线依次串联连接。
所述心电信号测量模块选型为生物电信号采集专用AD芯片ADS1292R芯片，用于收集测量人体呼吸波信号，将测量的信号输入到单片机数据处理模块；同时还包括LM1117线性稳压电源，线性稳压电源作为外围为AD芯片提供合适的数字电源。
所述温度采集模块选型为DS18B20，将温度转换为电信号，并通过上拉电阻是输出信号幅度控制在合理范围内，同时将模拟电信号输入到模数转换模块中，以便进行后续数据处理；
所述运动状态测量模块选型为ICM20602，可以测量运动时三维直角坐标系x、 y、z三个方向的加速度和角速度，将六个数据通信好模块内部的STM32微处理芯片中进行初步处理，之后将数据通过蓝牙发送到单片机；
所述单片机处理模块选型为MSP430F6638单片机，将温度、湿度、心电信息分别进行编码打包，并将编码打包后的数据通过蓝牙模块无线传输到FPGA中；
所述模数转换模块数模转换芯片选型为ADS1118，该芯片为低速高精度16 位串行AD信号转换芯片，可以将输入的模拟信号转化为单片机可处理的16位数字信号，并保证足够的精度和转换时间；该模块还包括运算放大器芯片和线性稳压源。运算放大器芯片选型为OPA227芯片，线性稳压电源选型为LM1117芯片。 ADS118与OPA228串联，线性稳压电源为AD芯片提供3.3V数字电压。输入模拟信号通过OPA227组成的反馈放大器的同相端得到放大后输入到ADS1118的AIN0 引脚，ADS1118通过SPI通信与微处理器进行数据交换；
所述湿度测量模块选型为HIH3605传感器芯片，可直接将湿度信号时转化为模拟电信号，并通过输出接口的上拉电阻使输出信号幅度控制在合理范围内；
所述FPGA接收模块采用ALTERA的Cyclone IV系列FPGA，接收单片机发送的数据，并通过LCD屏幕将湿度、温度、运动数据显示出来；
所述LCD显示模块选型为4.3寸TFT LCD液晶屏，用于显示呼吸波形、温湿度、速度、步数等信息。
下面结合图1至图6介绍本实用新型的具体实施方式为：
将装置安装在人体上后，随着人的运动，心电信号测量模块、温度采集模块、运动状态测量模块、湿度测量模块会同时测量人体的心电信号、皮肤表面温度、湿度以及运动数据。通过模数转换，将模拟信号数据转换成数字信号数据传输到单片机中，在单片机内进行数据的处理，同时通过蓝牙模块，将处理后的数据发送到FPGA中，FPGA会将处理好的数据进行一定运算，将数据转换成需要的格式如波形等，通过LCD显示屏，将呼吸波形、温湿度、速度、步数等信息显示出来。
尽管本说明书较多地使用了心电信号测量模块、温度采集模块、运动状态测量模块、单片机数据处理模块、蓝牙数据发送模块、蓝牙数据接收模块、模数转换模块、FPGA接收模块、LCD屏幕显示模块，湿度测量模块等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在包括：心电信号测量模块、温度采集模块、运动状态测量模块、单片机数据处理模块、蓝牙数据发送模块、蓝牙数据接收模块、模数转换模块、FPGA接收模块、LCD屏幕显示模块，湿度测量模块；
所述的心电信号测量模块、单片机数据处理模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的温度采集模块、单片机数据传输模块及蓝牙传输发送通过导线串联连接；所述的运动状态测量模块、蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的湿度测量模块、模数转换模块、单片机数据传输模块及蓝牙数据发送模块通过导线依次串联连接；所述的蓝牙数据接收模块、FPGA接收模块及LCD屏幕显示模块通过导线依次串联连接。
2.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述心电信号测量模块选型为生物电信号采集专用AD芯片ADS1292R芯片，心电信号测量模块采集人体呼吸信号与心电信号，通过SPI串行通信传输到单片机内。
3.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述温度采集模块选型为DS18B20，温度采集模块通过DS18B20数字温度传感器将温度信号转化为可处理的数字信号，通过一个4.7k的上拉电阻输入到单片机内，在设定的工作时序下，处理该数字信号得到温度信息。
4.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述运动状态测量模块选型为ICM20602。
5.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述湿度测量模块选型为HIH3605传感器芯片，湿度测量模块通过HIH3605湿度测量传感器芯片，将湿度转化为处理器可处理的模拟电信号，输入到模数转换模块。
6.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述的蓝牙数据发送模块和蓝牙数据接收模块，采用型号为CH340的蓝牙通信模块将数据编码打包，进行FPGA与单片机之间的数据传输。
7.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述的模数转换模块采用ADS1118，16位串行模-数转换芯片，将模拟信号转换为数字信号。
8.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述的FPGA接收模块采用ALTERA的Cyclone IV系列FPGA，接收单片机编码打包的数据，并转换成LCD显示形式。
9.根据权利要求1所述的可穿戴实时运动状态测量装置，其特征在于：所述的LCD屏幕显示模块采用4.3寸TFT LCD液晶屏，用于显示呼吸波形、温湿度、速度、步数信息。
Priority Applications (1)
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| CN202120207976.1U CN217696566U (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 一种可穿戴实时运动状态测量装置 |
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2021
- 2021-01-26 CN CN202120207976.1U patent/CN217696566U/zh active Active
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