侵權投訴

基于LIS3LV02DQ和nRF2401芯片實現步態加速度信號無線采集裝置設計

電子設計 ? 2020-10-20 10:46 ? 次閱讀

引言

步態作為生物特征之一,在身份識別和運動分析方面都有著重要的研究意義,國內外已有許多學者投入到該熱點研究中。步態研究需要以大量可靠的原始步態數據為基礎,目前公開的步態數據庫都基于步態圖像口。然而動態環境中拍攝的圖像容易受光照變化、運動目標的影子等多種因素影響,給步態特征的提取帶來較大困難。 Ailisto H.等人提出了一種采用加速度傳感器來獲取步態數據的新方法,避免了動態環境中多方面因素對捕捉圖像的不利影響,降低了數據處理的難度,從而開辟了步態數據獲取的新途徑。但是該方法采用裝有DAQl200數據采集卡的筆記本電腦采集數據,不僅成本高,而且不便于測試對象攜帶。

近幾年隨著傳感器技術的發展和制作工藝的不斷改進,具有尺寸小、精度高、功耗低等優點的MEMS(Micro-Electro-MecHanical- System)加速度傳感器已經進入應用領域,使得基于運動傳感器的步態研究更為方便。本文介紹的步態加速度信號無線采集裝置,就是采用了MEMS三軸加速度計LIS3LV02DQ、無線收發芯片nRF2401、8位微控制器μPD78F0547等主要器件而設計的。

1 硬件電路設計

步態加速度信號無線采集裝置主要由兩部分構成:數據采集及無線發送模塊,無線接收及數據傳輸模塊。主要的接口電路包括微控制器與加速度計之間的CSIA0 串行接口電路,與無線收發芯片之間的CSIll串行接口電路,以及UARTUSB的橋接電路等。其原理如圖1、圖2所示。由固定于人體腰后部的數據采集及無線發送模塊獲取并無線發送人運動時的三維加速度數據;計算機端的無線接收及傳輸模塊將接收到的數據通過USB串行接口傳輸到計算機中,作為后續數據處理的數據源。

2 控制軟件設計

數據采集及無線發送程序流程如圖3所示。其中初始化包括微控制器的I/O端口初始化、串行接口初始化、中斷初始化、加速度計和無線收發芯片的初始化配置。初始化完成后等待按鍵命令,第一次按鍵進入開始采集數據狀態,再按一次鍵則停止采集數據。按鍵由被測試人控制。

有關加速度計的主要程序代碼如下:

注意:

①當CSIA0工作在1字節通信時,如果只執行接收操作,則只能通過向串行I/O移位寄存器SIOA0寫入虛擬數據才可啟動通信,通信結束后產生1個中斷請求信號(INTACSI),此時讀取SIOA0即為所要的值。

②每采集完1組加速度值,必須執行語句:

write_comm(WRITE_STATUS_REG,Ox00)通過對狀態寄存器STATUS_REG清零,可以清除加速度計輸出的Data— Ready信號,從而產生新的一組加速度值。

無線接收及數據傳輸程序流程如圖4所示。在完成初始化后進入循環監聽狀態。當接收到數據時,無線收發芯片nRF2401向MCU發出數據就緒信號,MCU 讀取數據后和計算機通過串行通信將數據以文件的形式保存到計算機中。

3 實驗

本設計中的無線發送、接收天線采用的是PCB板上的環形線,其發射能力較弱,因此實驗是在發送端和接收端處于可視范圍內,并且無障礙物阻隔的條件下完成的。被測試對象將裝置的數據采集及無線發送模塊固定于腰后部,并且按照要求使加速度計3個軸的正方向分別指向人體側向、垂直方向和前進方向。實驗結果表明,加速度計以其采樣頻率范圍內的任意采樣率工作時,該裝置均能滿足采集與傳輸的要求。圖5是加速度計工作在160Hz,被測試人平地行走時接收并保存到計算機中的時間一加速度圖。

結語

本文所設計的步態數據無線采集裝置,通過完成對特定環境下步態加速度數據的采集及存儲,為進一步完成便于攜帶的采集裝置作了有效的嘗試。通過進一步改進和完善,將會成為建立原始步態加速度數據庫、跟蹤檢測和記錄人的運動狀態的有效工具。

責任編輯:gt

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MAX86150EVSYS# MaximIntegratedMAX86150評估套件MAX86150EVSYS

Integrated?MAX86150評估套件 (MAX86150EVSYS#) 為評估MAX86150集成式光電容積脈搏波法 (PPG) 和心電圖 (ECG) 生物傳感器模塊提供久經驗證的平臺。MAX86150評估套件包含微控制器板和傳感器板。該微控制器板包含一個具有預裝固件、Bluetooth連接和電源管理功能的MCU。該傳感器板包括MAX86150生物傳感器模塊和兩個用于ECG測量的不銹鋼干電極。該評估套件由附帶的鋰聚合物電池供電,該電池使用micro-USB電纜充電。 用于MAX86150评估套件的Windows兼容评估软件设有图形用户界面 (GUI),用于与MAX86150EVSYS硬件进行交互并显示测量数据。有三个主要的GUI页面:设备信息、ECG和PPG评估&...
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MAX86150EVSYS# MaximIntegratedMAX86150評估套件MAX86150EVSYS

NHS3100TEMOADK,598 NXP Semiconductors NHS3100入門開發套件

miconductors NHS3100面向溫度監控的入門套件 (NHS3100TEMOADK) 設計用于輕松對NH3100 NTAG SmartSensor進行評估、原型設計和開發。使用此套件開發的固件可完全重用于最終產品外形,從而縮短溫度監控產品的上市時間。 NHS3100入门开发套件包括NXP LPC-Link2板。可扩展的独立调试探头可进行配置,从而通过可下载固件支持各种开发工具和IDE。LPC-Link2具有高速USB端口和用于连接NXP演示板的各种连接器。 该入门开发套件还包括NHS3100演示板ʌ...
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NHS3100TEMOADK,598 NXP Semiconductors NHS3100入門開發套件

DK-20789 TDK InvenSense DK-20789開發套件

venSense DK-20789用于ICM-20789的開發套件可幫助開發人員快速評估和開發基于ICM-20789的解決方案。ICM-20789是一款高性能7軸運動傳感器,結合了3軸陀螺儀、3軸加速度計、壓力傳感器以及DMP? (Digital Motion Processor?)。該平臺的設計采用了Microchip G55 MCU,并設有板載嵌入式調試器,因此無需使用外部工具對G55 MCU進行編程或調試。嵌入式運動驅動器 (eMD) 可配置該平臺的各個方面,包括滿量程范圍 (FSR)、輸出數據速率 (ODR)、低功耗或低噪聲模式以及傳感器到主機接口(I2C、SPI)等ICM-20789傳感器參數。DK-20789開發套件包括各種必要的軟件,包括基于GUI的開發工具InvenSense MotionLink,以及用于ICM-20602的嵌入式運動驅動器。MotionLink也是一款基于GUI的開發工具,可用于捕獲和顯示來自運動傳感器的傳感器數據。 The platform is designed around the Microchip G55 MCU and includes an on-board Embedded Debugger so external tools are not required to program or debug the G55 MCU. Embedded Motion D...
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DK-20789 TDK InvenSense DK-20789開發套件

DK-20648 TDK InvenSense DK-20648開發套件

venSense DK-20648用于ICM-20648 6軸運動傳感器的開發套件可幫助開發人員快速評估和開發基于ICM-20602的解決方案。ICM-20648是一款高性能6軸運動傳感器,結合了3軸陀螺儀、3軸加速度計以及DMP? (Digital Motion Processor?)。 The kit is designed around the Microchip G55 MCU and includes an on-board Embedded Debugger eliminating the need for external tools to program or debug the G55 MCU. Embedded Motion Drivers (eMD) configure various aspects of the platform including ICM-20648 sensor parameters such as full-scale range (FSR), output data rate(ODR), low-power or low-noise mode, and sensor interface to host (I²C, SPI). DK-20648開發工具包包括必要的軟件,包括基于GUI的開發工具Inven Sense Motion Link和ICM-20648的嵌入式運動驅動程序。 運動鏈接也是一個基于GUI的開發,可以用來捕獲和可視化來自運動傳感器的傳感器數據。 ...
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DK-20648 TDK InvenSense DK-20648開發套件

FRDM-FXS-MULT2-B NXP Semiconductors FRDM-FXS-MULT2-B Freedom開發平臺

miconductors FRDM-FXS-MULT2-B Freedom開發平臺是一款支持NXP傳感器融合的傳感器擴展板,采用MMA8652FC 3軸加速度計、FXLS8471Q 3軸加速度計、MAG3110 3軸磁力計、FXAS21002C 3軸陀螺儀、MPL3115A2壓力傳感器、FXOS8700CQ 3軸加速度計以及3軸磁力計和MMA9553L傳感平臺。FRDM-FXS-MULT2-B提供12軸傳感和藍牙無線通信功能,并兼容Android?應用 - NXP傳感器融合工具箱。該板還由智能傳感框架ISF支持。 特性 MKE06Z128VLK4 MCU - 48MHz、128KB闪存、16KB SRAM、80LQFP 按键输入、MMA8451Q加速度计、RGB LED 灵活的电源选择 - USB、外部电源 轻松访问MCU I/O IrDA发射器和接收器 CAN通...
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FRDM-FXS-MULT2-B NXP Semiconductors FRDM-FXS-MULT2-B Freedom開發平臺

MAX86140EVSYS# MaximIntegratedMAX86140評估系統

Integrated MAX86140EVSYS評估系統允許快速評估MAX86140光學AFE。MAX86140支持標準SPI兼容接口,包括單個光學讀出通道。該EVSYS支持靈活的配置,從而以最小的功耗優化測量信號質量。該評估系統可幫助用戶快速了解如何配置和使用MAX86140。 特性 快速评估MAX86140 支持配置优化 有助于理解MAX86140架构和解决方案的策略 实时监控 数据记录功能 板载加速度计 蓝牙LE...
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MAX86140EVSYS# MaximIntegratedMAX86140評估系統

DS18B20U+T&R MaximIntegratedDS18B201Wire數字溫度計

Integrated DS18B20分辨率可編程1-Wire數字溫度計提供9位至12位攝氏溫度測量,具有用戶可編程的上下觸發點報警功能。DS18B20器件具有獨特的1-wire接口,與中央微處理器進行通信只需要一條數據線路(和接地)。 温度计由数据线路“寄生电源”供电,无需外部电源。每个DS18B20均具有唯一的64位串行代码,因此可以在同一条1-Wire总线上运行多个DS18B20。这允许一个微处理器控制分布在大面积范围内的众多DS18B20器件。典型应用包括暖...
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DS18B20U+T&R MaximIntegratedDS18B201Wire數字溫度計

ICP-10110 TDK InvenSense ICP-101xx防水壓力傳感器

venSense ICP-101xx防水壓力傳感器基于MEMS電容技術,能夠以極低功耗實現超低噪聲,從而實現行業領先的相對精度、傳感器吞吐量和溫度穩定性。TDK InvenSense ICP-101xx壓力傳感器具有±1Pa的壓力差測量精度,可實現低至8.5cm的高度測量差,還不到樓梯的一級臺階的高度。ICP-101xx在1Hz時僅消耗1.3μA電流,采用2mm x 2mm x 0.72mm的小型10引腳LGA封裝,可實現1.5m防水。ICP-101xx非常適合用于移動電話、可穿戴健身監控、無人機以及電池供電的物聯網 (IoT)。ICP-101xx提供業界領先的溫度系數偏移±0.5Pa/°C。 特性 压力操作范围:30kPa至110kPa 噪声和电流消耗 10.4μA时为0.4Pa(ULN模式) 5.2μA时为0.8Pa(LN模式) 1.3μA时为3.2Pa(LP模式) 压力Ê...
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ICP-10110 TDK InvenSense ICP-101xx防水壓力傳感器

SKD-250-3 TE Connectivity SKD拉繩位移傳感器

nectivity SKD拉繩位移傳感器具有IP67防護等級、≥250,000小時的壽命周期以及8VDC至40V輸入電壓范圍。SKD傳感器有250英寸和400英寸行程范圍可供選擇,可實現現貨供應的的線性位移傳感器,非常適合用于從流動式建筑機械到液壓升降臺等各種應用。TE SKD拉繩位移傳感器的工作溫度范圍為-40°C至+85°C,最大拉繩速度為60英寸/秒。 规范 行程范围:250英寸和400英寸 输入电压:8VDC至40VDC(取决于型号) 寿命周期:≥250,000 IP67防护等级 最大拉绳加速度:5g 最大拉绳速度:60英寸/秒 工作温度范围:-40°C至+85...
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SKD-250-3 TE Connectivity SKD拉繩位移傳感器

FX293X-100A-0010-L TE Connectivity FX29壓力稱重傳感器

nectivity FX29壓力稱重傳感器具有6V額定電源電壓、3mA工作電流以及50MΩ絕緣電阻。FX29壓力稱重傳感器設計緊湊,具有較高的超量程能力,采用不銹鋼外殼。與以前的稱重傳感器設計相比,這些稱重傳感器具有更精確的尺寸控制和更佳的性能。FX29壓力稱重傳感器非常適合用于醫用輸液泵、電動工具、機器人和制造設備。 特性 緊湊型設計 mV或放大的模擬輸出 可選的I2C數字接口 較高的超量程能力 低功耗 堅固的Microfused傳感元件 不銹鋼外殼 多個稱重量程 規范 電源電壓:5.25V至6V 額定電流:3mA 輸入電阻:2.4kΩ至3.6kΩ 帶寬:1.0kHz 睡眠模式電流:5µA 儲存溫度范圍:-40°C至+85°C 應用 醫用輸液泵 模擬和數字秤 健身和運動器材 有效負載稱...
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FX293X-100A-0010-L TE Connectivity FX29壓力稱重傳感器

IAM-20381 TDK InvenSense IAM-20381 3軸MotionTracking加速度計

venSense IAM-20381 3軸MotionTracking加速度計具有片上16位ADC、1.71VDD至3.6V電壓范圍以及IC和SPI串行接口。該加速度計的用戶可編程加速度計滿量程范圍為±2g、±4g、±8g和±16g。TDK InvenSense IAM-20381 3軸MotionTracking加速度計非常適合用于汽車應用,采用3mm x 3mm x 0.75mm小尺寸封裝。 規范 片上16位ADC I2C和SPI串行接口 1.71VDD至3.6VDD工作電壓 512字節FIFO(先進先出) 封裝尺寸:3mm x 3mm x 0.75mm 滿量程:±2g、±4g、±8g、±16g 應用 導航系統航位推算輔助功能 電梯門運動檢測 汽車間和基礎設施的準確定位 360º視角相機穩定功能 汽車報警器 遠程信息處理 保險車輛追蹤 框圖...
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IAM-20381 TDK InvenSense IAM-20381 3軸MotionTracking加速度計

CH101-00ABR TDKInvenSenseCH101距離傳感器

venSense?CH101距離傳感器是一款微型、超低功耗超聲波飛行時間 (ToF) 距離傳感器,基于Chirp獲得專利的MEMS技術。CH101傳感器采用系統級封裝,將壓電微機械超聲換能器 (PMUT)與超低功耗片上系統 (SoC) 集成在微型、可回流焊的封裝中。這些距離傳感器速度很快,可以為距離最遠1.2米的目標提供準確的距離測量。CH101距離傳感器可檢測多個物體,可在任何照明條件(包括全陽光)下工作,并提供毫米精度的距離測量。這些傳感器具有運行高級超聲波固件的低功耗微控制器、專用可編程距離中斷引腳以及用于接收和發射的單個傳感器。 CH101距离传感器的工作电压范围为1.62V至1.98V,需要60ms时间进行编程。这些距离传感器采用8引脚焊盘栅格阵列 (LGA) 封装,尺寸为3.5mm x 3.5mm x ...
發表于 11-02 12:06 ? 26次 閱讀
CH101-00ABR TDKInvenSenseCH101距離傳感器

NHS3100/A1Z NXP Semiconductors NHS3100 NTAG SmartSensor

miconductors NHS3100 NTAG SmartSensor是一款集成IC,優化用于溫度監控和記錄。NHS3100包含嵌入式ARM Cortex-M0+微處理器,可讓開發人員靈活地將器件集成到其專用的時間-溫度積分器 (TTI) 解決方案中。NXP NHS3100還配有集成實時時鐘 (RTC)、近場通信 (NFC) 接口、內部溫度傳感器和直接連接電池。NHS3100 NTAG SmartSensor IC高度集成,因此僅需極少外部元件即可支持有效的系統解決方案。 NH3100的集成闪存和EEPROM存储器可用于数据、事件记录以及时间和温度算法。凭借这些特性,不但可最大限度减少外部元件数量,还能降低BOM成本并缩短产...
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NHS3100/A1Z NXP Semiconductors NHS3100 NTAG SmartSensor

MAX30112EWG+T Maxim Integrated MAX30110/12脈搏血氧儀和心率AFE

Integrated MAX30110和MAX30112優化脈搏血氧儀和心率AFE是光學脈搏血氧飽和度和心率檢測集成模擬前端 (AFE) 器件。MAX30110和MAX30112形成了具有高分辨率的完整光學讀出信號鏈,設有內置環境光抵消的光學讀出信號處理通道和大電流LED驅動器DAC。通過外部LED和光電二極管,該AFE可為腕式和可穿戴應用提供極低功耗和極高性能的心率檢測解決方案。 特性 反射或透射式心率、心率变异性或SpO2监测 发射部分 接收部分 超低功耗运行,适用于移动和可穿戴设备 SPI接口 (MAX30110) I2C接口 (MAX30112) 支持1.8V单电源,设有独...
發表于 11-02 12:06 ? 24次 閱讀
MAX30112EWG+T Maxim Integrated MAX30110/12脈搏血氧儀和心率AFE

MAX86141ENP+T MaximIntegratedMAX8614x脈搏血氧儀和心率傳感器

Integrated MAX86140和MAX86141光學脈搏血氧儀和心率傳感器是一款光學數據采集系統,具有三個可編程大電流LED驅動器,經過配置可以驅動最多六個LED。兩個MAX86140/1器件在主從模式下工作時,這些LED驅動器最多可驅動12個LED。MAX86140/1在接收器端設有低噪聲信號調理模擬前端 (AFE)。另外,該傳感器還包括一個19位ADC、一個行業領先的環境光抵消 (ALC) 電路以及一個柵欄檢測和替代算法。該傳感器具有低功耗、緊湊尺寸以及環境光抑制功能,因此非常適合用于脈搏血氧儀和心率檢測等光學感應應用。 特性 完整的单通道、光学数据采集系统 内置算法进一步增强了快速环境瞬变抑制功能 用于透射和反射心率或SpO2监测的...
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MAX86141ENP+T MaximIntegratedMAX8614x脈搏血氧儀和心率傳感器

DK-20602 TDK InvenSense DK-20602開發套件

venSense DK-20602用于ICM-20602 6軸運動傳感器的開發套件可幫助開發人員快速評估和開發基于ICM-20602的解決方案。ICM-20602是一款高性能6軸運動傳感器,結合了3軸陀螺儀和3軸加速度計。該套件的設計采用了Microchip G55 MCU,并設有板載嵌入式調試器,因此無需使用外部工具對G55 MCU進行編程或調試。嵌入式運動驅動器 (eMD) 可配置該平臺的各個方面,包括滿量程范圍 (FSR)、輸出數據速率 (ODR)、低功耗或低噪聲模式以及傳感器到主機接口(I2C、SPI)等ICM-20602傳感器參數。MotionLink也是一款基于GUI的開發工具,可用于捕獲和顯示來自運動傳感器的傳感器數據。 特性 ICM-20602六軸運動傳感器 阿特梅爾G55單片機與512KB閃存 車載嵌入式調試器進行編程調試 用于主機接口的USB連接器,支持軟件調試和傳感器數據記錄 板電源通過USB供電 傳感器融合 加速度計,陀螺儀 Android功能 游戲旋轉矢量 重力 線性加速作用...
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DK-20602 TDK InvenSense DK-20602開發套件

FXTH871511DT1 NXP Semiconductors FXTH8715 胎壓監測傳感器(TPMS)

卡爾 FXTH8715 胎壓監測傳感器 (TPMS)是高度集成的 TPMS,并具有市場上最小的 7x7mm 的封裝尺寸。這些器件具有最低的發射功耗(Idd 小于 8mA)。它們還具有目前市場上最大的內存(8kB)和獨特的雙軸加速度計結構。該 TPMS 解決方案集成了一個 8 位微控制器(MCU)、壓力傳感器、XZ 軸或 Z 軸加速度計和射頻發射器。這些器件的測壓范圍為 100-1500kPa,支持中等和重型卡車、巴士和建筑車輛。TPMS 主要的市場驅動力是不斷提高的安全和車隊管理要求。 該TPMS解決方案集成了8位微控制器(MCU)、壓力傳感器、XZ軸或Z軸加速度計和射頻發射機。 這些裝置的壓力范圍為100-1500千帕,支持中型和重型卡車、公共汽車和建筑車輛。 這些TPMS市場主要是由改進的安全和車隊管理要求驅動的。 特性 QFN7x7x2.2mm封裝使可見焊點可以檢查 壓力范圍100-1500kPa Z軸或雙X Z軸加速度計 可提供加速度計標準或精度公差 高精...
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FXTH871511DT1 NXP Semiconductors FXTH8715 胎壓監測傳感器(TPMS)

MAX6652AUB+ Maxim Integrated MAX6443-MAX6452 Microprocessor Reset Circuits

西姆集成MAX6443-MAX6452低電流微處理器復位電路的特點是單一或雙手動復位輸入與一個延長的設置周期。 由于設置周期延長,短開關關閉(討厭重置)被忽略。 在所有Maxim集成MAX644x和MAX645x微處理器復位電路上,當任何被監視的電源電壓下降到其指定閾值以下時,復位輸出斷言。 其余輸出保持為重置時間段(210ms類型。) 在所有被監視的供應超過其重置閾值之后。 復位輸出是為復位超時周期(140ms分鐘)斷言的一次脈沖。) 當選定的手動重置輸入保持在較低的設置時間周期。 這些Maxim集成設備忽略小于擴展設置超時周期的手動重置轉換。 MAX6443-MAX6448是單固定電壓微處理器監控器。 MAX6443/MAX6444有一個擴展的手動復位輸入。 MAX6445和MAX6446有兩個擴展的手動復位輸入。 MAX6447/MAX6448有一個擴展和一個即時手動復位輸入。 MAX6449-MAX6452設備有一個固定閾值微處理器主管和一個可調閾值微處理器主管。 MAX6449和MAX6450有兩個延遲手動復位輸入。 最大6451和最大6452設備有一個延遲和一個立即手動復位輸入。 Maxim集成MAX644x/MAX645x設備是理想的使用在機頂盒,消費電子,DVD播放機等。 ...
發表于 10-30 11:06 ? 30次 閱讀
MAX6652AUB+ Maxim Integrated MAX6443-MAX6452 Microprocessor Reset Circuits
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