詳解基于SD6505芯片的藍(lán)牙體脂秤應(yīng)用設(shè)計(jì)

人們生活節(jié)奏快、飲食不規(guī)律等現(xiàn)狀讓不少人的體重飆升，過度肥胖也會導(dǎo)致眾所周知的“三高”問題，減肥降脂已經(jīng)成為一個廣泛關(guān)注的大健康話題。工欲善其事必先利其器，要減肥自然也要有好搭檔：能夠同時測量體重和體脂的智能體脂秤開始逐漸變?yōu)橹髁?，如圖1所示。

圖1. LED四電極體脂秤實(shí)例圖

智能體脂秤最基本的功能是：

1，? 測體重：站上去1~3秒之后，秤能夠非常準(zhǔn)確的顯示體重；

2，? 測脂肪率：光腳站在秤上，能通過雙腳分析出體內(nèi)的脂肪比，秤會自動儲存記錄下信息，快速分析出BMI（身體質(zhì)量指數(shù)）；

3，? 無線連接手機(jī)APP：將體重和身體質(zhì)量指數(shù)同步到APP/云端數(shù)據(jù)庫等；另外還可以開啟鬧鐘功能，秤能自動提醒稱重，完成體重后，鬧鐘會自動停止。

智能體脂秤方案框圖，如圖2所示：

圖2. 智能體脂秤方案框圖

一、體重測量

體重測量，主要是根據(jù)應(yīng)變電測原理稱重。在稱重傳感器的彈性體上粘貼有應(yīng)變計(jì)，組成惠斯登電橋。在無負(fù)荷時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為零。當(dāng)彈性體承受載荷時，各應(yīng)變計(jì)隨之產(chǎn)生與載荷成比例的應(yīng)變，經(jīng)過芯片內(nèi)的運(yùn)放將應(yīng)變電壓進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，然后將放大的電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊變成數(shù)字信號，最后送入微控制器進(jìn)行處理、顯示，就可實(shí)現(xiàn)體重測量，如圖3所示。

圖3. 人體秤工作原理示意圖

二、脂肪率測量

傳統(tǒng)上，測量體脂率的方法較為復(fù)雜，以DEXA測量為主，但所耗費(fèi)時間及費(fèi)用都相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)，因此這幾年出現(xiàn)了較方便的生物電阻測量法(Bio-impedance analysis, 簡稱BIA)，即在很短的時間內(nèi)即可獲得頗準(zhǔn)確的測量值，適合在家庭中及醫(yī)師在門診使用。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，如圖4所示。

BIA方法本質(zhì)是測人體電阻，也叫生物電阻抗法。具有體脂檢測的體重秤的面板上往往有兩對電極，當(dāng)用戶兩只腳踩到體脂秤上之后，芯片內(nèi)部產(chǎn)生的微弱交流電壓信號會測量人體左右兩腳之間的阻抗值。結(jié)合SD6505芯片的測量方案示意圖，如圖5所示。

圖4 四電極測量法示意圖

圖5. 結(jié)合SD6505芯片的測量方案示意圖

結(jié)合被測者的身高、體重、年齡、性別等數(shù)據(jù)，擬合計(jì)算體脂等人體健康參數(shù)，如圖6所示。

圖6. 人體成分的四分模型示意圖

三、一款基于SD6505的藍(lán)牙體脂秤應(yīng)用開發(fā)方案

杭州晶華微電子有限公司自主研發(fā)的多款應(yīng)用于體脂秤、人體電子秤的高精度電子秤專用系列芯片,資源豐富，性能穩(wěn)定。本節(jié)將重點(diǎn)介紹基于SD6505芯片的藍(lán)牙體脂秤應(yīng)用，如圖7所示。

圖7. 體脂秤典型應(yīng)用圖（LED顯示）

圖8. “藍(lán)牙脂肪秤應(yīng)用開發(fā)方案”電路圖

藍(lán)牙體脂秤以BLE藍(lán)牙芯片作為主控芯片"改為"藍(lán)牙體脂秤以BLE藍(lán)牙芯片作為主控芯片，如圖11所示，SD6505將測到的體重和體脂數(shù)據(jù)發(fā)送給藍(lán)牙芯片，藍(lán)牙芯片與APP實(shí)現(xiàn)信息交互， APP根據(jù)身體健康指標(biāo)評測系統(tǒng)，在用戶踏上藍(lán)牙秤的同時完成了對稱重的測量和分析。APP會跟蹤記錄這些數(shù)據(jù)，形成直觀的周月年報表，并提供個性化的身體健康分析建議，更科學(xué)地反應(yīng)肥胖程度。

功能介紹：

①??? 實(shí)現(xiàn)與藍(lán)牙快速連接，兼容性高、上傳速度快

②??? 通過APP實(shí)時監(jiān)控多項(xiàng)身體數(shù)據(jù)，快速給出健康報告及方案

③??? 自動記錄身體曲線，通過云端數(shù)據(jù)管理記錄每天細(xì)微的身體變化

④??? 支持綁定多位用戶，自動識別用戶，可對各個用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分析

⑤??? 可通過APP對藍(lán)牙秤進(jìn)行切換單位，選擇用戶等設(shè)置

四、SD6505芯片介紹

SD6505是由杭州晶華微推出的一款集成LED驅(qū)動的四電極交流體脂測量前端芯片，它還具有以下特點(diǎn)：

ADC

l? 高精度ADC，ENOB=19.3bits@8sps，具有4個差分通道或8個單端通道

l? 低噪聲高輸入阻抗前置放大器；有1、4、8、16、32、64、128、256倍增益可選

系統(tǒng)時鐘

l? 內(nèi)部8MHz和32kHz RC振蕩器二分頻

電源管理系統(tǒng)

l? 線性穩(wěn)壓源AVDDR，可調(diào)為2.4V、2.7V、3.0V或3.3V

l? 低溫漂電壓基準(zhǔn)輸出 ACM

DAC

l? 內(nèi)置8bits DAC，支持兩路輸出

LED驅(qū)動

l? 支持LED驅(qū)動，提供8個LED驅(qū)動口，可驅(qū)動56個共陰極LED

l? 驅(qū)動占空比可選

l? 最大驅(qū)動電流為14mA，可以保證LED擁有足夠的亮度

正弦波發(fā)生器

l? 內(nèi)置正弦波發(fā)生器及整流電路

l? 正弦波頻率可選：5kHz、50kHz、100kHz或200kHz

l? 支持四電極測量人體阻抗

通信

l? 具有兩線制通信接口，可與上位機(jī)通信，由SCK和DATA組成

l? 上位機(jī)可讀寫本芯片所有寄存器，可控制芯片進(jìn)入休眠或喚醒

l? 最高通信速度1.1MHz

SD6505與普通AFE產(chǎn)品相比，具有高精度ADC，測量精度高；自帶LED驅(qū)動；支持人體阻抗測量；二線制通信配合藍(lán)牙或WiFi芯片，可使用C語言編程，便于開發(fā)等突出優(yōu)勢。

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