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华 中 科 技 大 学 电 子 与 信 息 工 程 系 2013 年 TI 杯 电 子 设 计 大 赛 项 目 个 人 报 告 课 题 : 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 成 员 : 周 围 提 高 1001 班 U201012889 指 导 教 师 : 曾 喻 江 时 间 : 2013/7/3

一 设 计 目 标 1 背 景 知 识 在 如 今 个 人 健 康 意 识 越 来 越 强, 智 能 电 子 产 品 越 来 越 丰 富 的 时 代, 诸 如 谷 歌 眼 镜 NIKE 运 动 手 表 等 智 能 装 备 正 在 全 面 武 装 我 们 的 日 常 生 活, 硬 件 与 APP 的 结 合 正 在 革 命 式 的 改 变 我 们 的 日 常 出 行, 运 动, 饮 食, 睡 眠, 工 作 智 能 家 庭 已 经 由 十 年 前 的 概 念 变 得 如 今 的 触 手 可 及, 我 们 设 计 的 这 款 智 能 体 重 秤 iweight 正 是 基 于 这 一 事 实, 并 试 图 在 智 能 家 庭 中 发 挥 其 积 极 作 用 我 们 知 道, 传 统 体 重 秤 只 能 简 单 实 现 体 重 测 量 与 显 示 功 能, 而 对 于 长 期 监 控 与 管 理 用 户 体 重 没 有 任 何 帮 助 如 果 没 有 专 业 健 康 教 练 的 指 导, 传 统 体 重 用 户 通 常 只 会 在 发 觉 体 型 或 体 重 发 生 变 化 之 后 才 会 意 识 到 保 持 体 重 的 重 要 性, 但 这 时 想 让 体 重 回 归 正 常 通 常 难 以 达 到 也 缺 乏 合 理 建 议 我 们 设 计 的 这 款 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 能 够 像 专 业 私 人 健 康 教 练 一 样, 定 时 提 醒 用 户 称 重, 保 证 体 重 的 长 期 监 测 ; 检 测 室 内 环 境 温 度 等 参 数 ; 智 能 识 别 不 同 用 户 并 分 别 维 护 体 重 数 据 记 录, 上 传 体 重 数 据 至 PC 服 务 器 端, 并 在 PC 端 针 对 不 同 用 户 给 出 体 重 变 化 折 线 图, 以 及 科 学 建 议 在 国 际 标 准 中 常 用 BMI(Body Mass Index) 来 衡 量 人 体 胖 瘦 程 度 以 及 是 否 健 康 BMI 指 数 由 19 世 纪 中 期 的 比 利 时 的 凯 特 勒 最 先 提 出, 定 义 如 下 : 中 国 BMI 参 考 标 准 如 下 : 分 类 中 国 参 考 标 准 相 关 疾 病 发 病 的 危 险 性 偏 瘦 <18.5 低 ( 但 其 它 疾 病 危 险 性 增 加 ) 正 常 ( 最 理 想 指 数 22) 18.5~23.9 平 均 水 平 偏 胖 24~26.9 增 加 肥 胖 27~29.9 中 度 增 加 重 度 肥 胖 30~39.9 严 重 增 加 极 重 度 肥 胖 40.0 非 常 严 重 增 加 表 1.1 中 国 参 考 标 准 2 总 体 设 计 介 绍 体 重 是 人 体 健 康 的 重 要 指 标 之 一, 是 现 代 生 活 中 人 们 直 接 且 重 点 关 注 的 健 康 数 据, 而 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 则 是 目 前 智 能 健 康 电 子 设 备 的 一 个 重 要 部 分 本 课 题 将 要 完 成 的 系 统 不 仅 具 有 常 规 体 重 秤 的 体 重 检 测 监 控 功 能, 而 且 可 以 通 过 串 口 通 讯 保 持 体 重 秤 与 PC 的 数 据 传 输, 使 PC 得 以 完 成 对 用 户 体 重 数 据 的 管 理 与 分 析 从 而 给 出 合 理 建 议

本 课 题 将 要 实 现 的 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 以 测 量 显 示 传 输 分 析 人 体 体 重 值 为 目 标, 整 体 可 以 划 分 为 三 大 模 块 : 体 重 测 量 模 块 微 控 制 器 模 块 和 PC 端 模 块 体 重 测 量 模 块 采 用 半 桥 差 动 应 变 式 无 源 传 感 器, 连 接 高 共 模 抑 制 比 的 放 大 电 路 实 现 对 人 体 体 重 信 号 的 采 集 与 放 大 ; 微 控 制 器 模 块 以 msp430g2553 核 心, 利 用 利 用 其 ADC10 模 数 转 换 模 块 以 及 USCI 模 块, 实 现 对 模 拟 信 号 的 数 字 化 转 换 OLED 显 示 以 及 与 PC 端 的 数 据 通 信 ;PC 端 设 计 了 基 于 JAVA 的 图 形 化 界 面, 用 以 维 护 存 储 显 示 用 户 体 重 等 信 息 3 系 统 特 色 智 能 体 重 检 测 作 为 智 能 健 康 电 子 的 重 要 部 分, 市 场 需 求 广 泛 添 加 多 用 户 管 理, 适 宜 家 庭 成 员 共 同 使 用 采 用 超 低 功 耗 的 msp430g2553 芯 片, 极 大 保 证 了 使 用 时 间 添 加 串 口 通 讯 功 能, 很 好 的 将 体 重 秤 接 入 智 能 生 活 接 口 添 加 定 时 提 醒 功 能, 实 现 长 期 监 控 体 重 的 目 的 4 应 用 领 域 家 庭 成 员 长 期 体 重 状 况 监 测 专 业 健 身 运 动 场 所 医 院 体 检 二 个 人 分 工 本 次 硬 件 课 设 我 主 要 负 责 微 处 理 端 软 件 设 计 与 实 现, 包 括 对 输 入 的 温 度 体 重 采 样 信 号 的 AD 转 换 oled 显 示 与 PC 端 串 口 通 信 以 及 在 嵌 入 式 系 统 上 的 测 量 结 果 显 示 本 地 用 户 识 别 功 能 三 系 统 设 计 方 案 体 重 测 量 模 块 传 感 器 部 分 采 用 四 个 应 变 式 传 感 器, 传 感 器 采 用 半 桥 差 动 连 接 共 有 4 根 导 线 引 出, 其 中 2 根 导 线 连 接 电 源, 电 源 部 分 采 用 4 节 1.5V 干 电 池 供 电, 另 外 2 根 导 线 输 出 体 重 信 号 温 度 测 量 模 块 传 感 器 采 用 MCU 内 部 温 度 传 感 器, 由 于 芯 片 温 度 与 环 境 温 度 近 乎 相 同, 因 此 可 以 保 证 对 环 境 温 度 测 量 的 准 确 应 变 式 传 感 器 输 出 的 体 重 电 压 信 号 经 高 共 模 抑 制 比 的 INA128 仪 放 电 路 实 现 对 信 号 的 放 大 AD 部 分, 采 用 msp430launchpad 中 内 置 的 ADC10 实 现 对 体 重 电 压 信 号 的 模 数 转 换

从 机 端 主 控 部 分 为 满 足 低 功 耗 的 要 求 采 用 了 MSP430 系 列 单 片 机 由 于 我 们 小 组 只 能 得 到 引 脚 资 源 均 有 限 的 搭 载 G2553MCUmsp430launchpad 因 此 在 后 续 实 现 各 项 功 能 时 遇 到 一 些 困 难 G2553 资 源 数 据 如 下 :Flash 16KB,SRAM 0.5KB, 具 有 USCI_A (UART/SPI) 功 能,8 路 ADC Channels, 能 够 基 本 满 足 本 课 题 要 求 电 源 部 分, 体 重 测 量 模 块 采 用 4 节 1.5V 干 电 池 供 电, 单 片 机 模 块 采 用 移 动 电 源 供 电 交 互 模 块 由 液 晶 屏 组 成 综 合 显 示 效 果 与 价 格 的 因 素, 选 择 了 低 功 耗 的 OLED 液 晶 屏 这 款 OLED 分 辨 率 为 128*64, 并 且 体 积 较 小, 适 合 在 低 功 耗 系 统 中 使 用 系 统 的 通 讯 方 式 选 择 了 串 口 通 讯 方 式 由 于 Launchpad 上 引 脚 数 量 只 有 20 根, 且 需 要 7 根 引 脚 实 现 对 OLED 屏 幕 的 显 示, 因 此 之 前 考 虑 好 的 NRF24L01 2.4G 无 线 模 块 的 使 用 被 迫 放 弃 我 们 最 终 使 用 Launchpad 上 的 JTAG 端 口 实 现 与 PC 机 的 串 口 通 讯 主 机 部 分 采 用 通 用 PC 机, 设 计 了 图 形 化 界 面, 一 方 面 便 于 用 户 信 息 的 管 理, 另 一 方 面 便 于 对 采 集 的 数 据 进 行 显 示 及 用 户 交 互 系 统 总 体 设 计 框 图 如 下 : 图 3.1 系 统 的 总 体 设 计 框 图 图 4.2 硬 件 整 体 电 路 示 意 图

四 微 处 理 器 端 软 件 设 计 与 实 现 4.1 软 件 整 体 流 程 图 图 4.1 软 件 整 体 流 程 图 4.2MSP430G2553 介 绍 MSP430G2 系 列 单 片 机, 其 核 心 竞 争 力 在 于 超 高 性 价 比 G2 系 列 又 称 超 值 系 列, 它 的 超 值 到 底 体 主 要 体 现 在 以 下 方 面 首 先,G2 系 列 单 片 机 的 售 价 低,G2 全 系 列 单 片 机 共 有 44 款, 根 据 片 上 资 源 的

丰 富 程 度 价 格 由 低 到 高, 最 低 价 格 0.34 美 元, 配 置 最 全 的 2553 也 仅 售 0.99 美 元, 这 样 的 价 位 在 单 片 机 范 围 内 可 以 算 是 物 美 价 廉 了 G2 系 列 单 片 机 虽 然 价 格 不 高, 但 不 等 于 它 的 功 能 不 强,G2 系 列 单 片 机 作 为 MSP430 系 列 中 的 一 员 拥 有 大 部 分 MSP430 单 片 机 片 上 外 围 模 块, 下 面 是 MSP430G2553 资 源 : 16MHz 主 频 16 位 CPU 片 上 程 序 存 储 器 FLASH(16KB) 及 FLASH 控 制 器 片 上 随 机 存 储 器 SRAM(512B) 通 用 并 行 输 入 输 出 端 口 GPIO(4 位 ) 支 持 电 容 触 摸 式 I/O 看 门 狗 定 时 器 WDT 上 电 复 位 模 块 BOR 多 功 能 通 信 模 块 USI ( I2C/SPI ) USIC_A(UART/LIN/IrDA/SPI) USIC_B(I2C&SPI) 比 较 器 模 块 Comparator A+ 片 内 温 度 传 感 器 Temp Sensor 十 位 逐 次 逼 近 型 ADC10 斜 率 型 slope ADC 板 载 着 一 颗 MSP430G2 单 片 机 的 launchpad 评 估 实 验 开 发 板 除 了 上 述 片 上 资 源 外, 板 上 还 有 诸 多 额 外 的 硬 件 资 源 : 板 载 USB 调 试 与 编 程 仿 真 器 接 口, 无 驱 动 可 安 装 支 持 所 有 采 用 DIP14 和 DIP20 封 装 MSP430G2XX 和 MSP430F20 器 件

红 绿 两 粒 LED, 两 个 按 键 配 套 两 款 电 容 触 摸 板 所 有 管 脚 在 板 子 两 边 引 出 4.3ADC 模 块 ADC 模 块 主 要 实 现 对 输 入 的 体 重 采 样 信 号 和 温 度 采 样 信 号 的 模 数 转 换, 主 要 包 括 转 换 时 钟 的 选 择 ADC10 的 输 入 与 复 用 采 样 模 式 的 选 择 参 考 电 压 的 选 择 主 要 是 对 ADC10CTL1 ADC10CTL0 两 个 寄 存 器 的 配 置 void ADC_initial() ADC10CTL1 = CONSEQ_3 + INCH_10; // 2 通 道 多 次 转 换, 最 大 转 换 通 道 为 A10,A10 为 内 部 温 度 传 感 器 通 道 ADC10CTL0 = SREF_1 + ADC10SHT_3 + REFON + ADC10ON + ADC10IE+MSC ; // ADC10ON, interrupt enable 参 考 电 压 选 默 认 值 VCC 和 VSS // 采 样 保 持 时 间 为 16 x ADC10CLKs,ADC 内 核 开, 中 断 使 能 MSC 多 次 转 换 选 择 开 // 如 果 MSC 置 位, 则 第 一 次 开 始 转 换 时 需 要 触 发 源 触 发 一 次, 以 后 的 转 换 会 自 动 进 行 中 断 使 能 ADC10DTC1 = 0x0b; // 每 次 传 送 11 个 通 道 的 数 据 // 使 用 DTC 时, 当 一 个 块 传 送 结 束, 产 生 中 断 // 数 据 传 送 控 制 寄 存 器 0 ADC10DTC0 设 置 为 默 认 模 式 : 单 传 送 块 模 式, 单 块 传 送 完 停 止

采 样 ADC10 是 十 位 的 AD, 在 g2553 上 有 A0~A7 共 8 个 可 以 外 接 的 AD 通 道, A10 接 到 片 上 的 温 度 传 感 器 上, 其 他 的 通 道 都 接 在 内 部 的 VCC 或 GND 上 采 用 板 子 内 部 参 考 电 压 Vref=1.5V, 采 样 模 式 为 多 通 道 多 次 采 样 因 为 ADC10 只 有 一 个 采 样 结 果 存 储 寄 存 器 ADC10MEM, 所 以 除 了 在 单 通 道 单 次 采 样 的 模 式 下, 其 他 的 三 个 模 式 都 必 须 使 用 DCT, 否 则 转 换 结 果 会 不 停 地 被 新 的 结 果 给 覆 盖 4.4USCI 模 块 硬 件 USCI 方 式 可 实 现 串 行 通 信 时, 允 许 7 或 8 位 串 行 位 流 以 预 先 编 程 的 速 率 或 外 部 时 钟 确 定 的 速 率 输 入 输 出 给 MSP430 单 片 机 用 户 对 USCI 的 使 用 是 通 过 对 硬 件 原 理 和 通 信 协 议 理 解, 在 进 行 一 系 列 寄 存 器 设 置 之 后, 由 硬 件 自 动 实 现 数 据 的 输 入 输 出 USCIx 分 为 USCI_Ax 和 USCI_Bx, 其 中 只 有 USCI_Ax 可 配 置 为 UART,MSP430 单 片 机 中 有 的 型 号 有 两 个 通 信 模 块 USCI0 和 USCI1, 因 此 它 们 有 两 套 寄 存 器 USCI_Ax 模 块 结 构 图 3.6.3 所 示 该 模 块 包 含 4 个 部 分 : 波 特 率 部 分 : 控 制 串 行 通 信 数 据 接 收 和 发 送 的 速 度 接 收 部 分 : 接 收 串 行 输 入 的 数 据 发 送 部 分 : 发 送 串 行 输 出 的 数 据 接 口 部 分 : 完 成 并 / 串 串 / 并 转 换 Void Init_uart0() UCA0CTL1 =UCSWRST; UCA0CTL0&=~UC7BIT;// 字 符 长 度 为 8 UCA0CTL1 =UCSSEL_2;// 选 择 系 统 时 钟 UCA0BR0=0x6D; // 波 特 率 为 9600 UCA0BR1=0; UCA0MCTL=0;//UCA0MCTL=UCBRS0; IE2=UCA0RXIE+UCA0TXIE;// 开 接 收 使 能 UCA0CTL1&=~UCSWRST; P1SEL =BIT1+BIT2; // 将 P1.1 P1.2 设 为 第 二 功 能 P1SEL2 =BIT1+BIT2; 4.4OLED 模 块 OLED 模 块 主 要 实 现 测 量 数 据 的 显 示 功 能, 包 括 I/O 的 配 置 屏 幕 开 关 时 钟 设 置 寻 址 模 式 设 置 存 储 地 址 选 择 清 屏 等 初 始 化 操 作

Void OLED_SSD1306_Init() P1DIR = BIT3+BIT4+BIT5; // wr#; data; P2DIR = BIT0+BIT1+BIT2+BIT4; // close; open; led1; led2; buzzer; ssd1306_power_1(); //OLED_SSD1306_power_ON; ssd1306_gnd_0(); //OLED_SSD1306_gnd_OFF; ssd1306_res_0(); //OLED_SSD1306_RST_L; delay_cycles(10000); ssd1306_res_1(); //OLED_SSD1306_RST_H; delay_cycles(50000); OLED_SSD1306_SetDisplayOnOff(DISP_OFF); // Display Off (0x00/0x01) OLED_SSD1306_Set_Display_Clock(0x80); // Set Clock as 100 Frames/Sec OLED_SSD1306_Set_Multiplex_Ratio(0x3F); // 1/64 Duty (0x0F~0x3F) OLED_SSD1306_Set_Display_Offset(0x00); // Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F) OLED_SSD1306_SetStartLine(0x00); // Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F) OLED_SSD1306_Set_Charge_Pump(0x04); // Enable Embedded DC/DC Converter (0x00/0x04) OLED_SSD1306_SetAddressingMode(0x02); // Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02) OLED_SSD1306_Set_Segment_Remap(0x01); // Set SEG/Column Mapping (0x00/0x01) OLED_SSD1306_Set_Common_Remap(0x08); // Set COM/Row Scan Direction (0x00/0x08) OLED_SSD1306_Set_Common_Config(0x10); // Set Sequential Configuration (0x00/0x10) OLED_SSD1306_SetContrastControl(Brightness); // Set SEG Output Current OLED_SSD1306_Set_Precharge_Period(0xF1); // Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock OLED_SSD1306_Set_VCOMH(0x40); // Set VCOM Deselect Level OLED_SSD1306_Set_Entire_Display(0x00); // Disable Entire Display On (0x00/0x01) OLED_SSD1306_Set_Inverse_Display(0x00); // Disable Inverse Display On (0x00/0x01) OLED_SSD1306_FillArea(0,7,0,128,0); // Clear Screen

OLED_SSD1306_SetDisplayOnOff(DISP_ON); // Display On (0x00/0x01) 4.5 功 能 实 现 1 数 据 显 示 主 要 用 到 下 面 这 个 函 数 void OLED_SSD1306_Display8x16Str(UCHAR page, UCHAR column, UCHAR *str) 三 个 参 数 主 要 分 别 是 行 列 以 及 显 示 的 字 符 串 组 同 时 我 注 意 到 MSP430G2553 的 内 存 只 有 512B, 所 以 能 存 储 的 字 符 串 数 组 有 限, 故 每 次 都 是 传 入 相 同 的 字 符 串 数 组, 程 序 里 对 应 的 是 Display_val[] 只 不 过 对 数 组 的 对 应 位 置 进 行 修 改 修 改 方 式 如 下 显 示 时 钟 : Display_val[0] =hour/10+0x30; Display_val[1] =hour%10+0x30; Display_val[2] =':'; Display_val[3] =min/10+0x30; Display_val[4] =min%10+0x30; Display_val[5] =':'; Display_val[6] =sec/10+0x30; Display_val[7] =sec%10+0x30; OLED_SSD1306_Display8x16Str(6,0, "Time:"); OLED_SSD1306_Display8x16Str(6,56, &Display_val[0]); 显 示 体 重 : display_data_01=(int)(temp/2); Display_val[0] =display_data_01/100+0x30; Display_val[1] =(display_data_01%100/10)+0x30; Display_val[2] =(display_data_01%10)+0x30; Display_val[3] ='.'; display_data_01=(int)(temp/2*10); Display_val[4] =(display_data_01%10)+0x30; display_data_01=(int)(temp/2*100); Display_val[5] =(display_data_01%10)+0x30; Display_val[6] ='k'; Display_val[7] ='g'; OLED_SSD1306_Display8x16Str(4,0, "W"); OLED_SSD1306_Display8x16Str(4,8, ":");

OLED_SSD1306_Display8x16Str(4,40, &Display_val[0]); OLED_SSD1306_Display8x16Str 函 数 的 实 现 如 下, 屏 幕 中 共 可 显 示 4 行, 每 行 16 个 字 符, 行 选 择 必 须 是 (0/2/4/6) 对 应 4 行 void OLED_SSD1306_Display8x16Str(UCHAR page, UCHAR column, UCHAR *str) UCHAR i = 0; UINT16 padd= 0; while(*str!= '\0') OLED_SSD1306_SetStartPage(page); OLED_SSD1306_SetStartColumn(column); padd = (*str-32)*16; for (i = 0; i < 8; i++) OLED_SSD1306_WriteData(AnsciiDot8x16[padd+i]); OLED_SSD1306_SetStartPage(page+1); OLED_SSD1306_SetStartColumn(column); for (i = 8; i < 16; i++) OLED_SSD1306_WriteData(AnsciiDot8x16[padd+i]); str++; column += 8; 2 锁 屏 由 于 有 采 样 误 差, 如 果 直 接 将 采 样 结 果 显 示 出 来, 示 数 将 不 断 变 化, 无 法 给 用 户 确 切 的 体 重 数 据 ; 而 当 如 果 直 接 将 一 次 采 样 数 据 显 示, 又 会 出 现 偶 然 的 误 差 因 此, 我 采 用 简 单 的 折 中 法, 当 前 后 两 次 采 样 结 果 之 差 为 0.1 斤 时, 锁 定 采 样 结 果, 并 稳 定 地 显 示 在 屏 幕 上, 达 到 锁 屏 的 功 能 if(temp1<100) temp = 0; flag = 1; else if(flag) if((temp-temp1)<0.1 && (temp1-temp)<0.1) // 当 两 次 称 重 相 差 0.1 斤 时, 稳 定 显 示 当 前 重 量 flag = 0;

if(c<2) if(c==1) if((temp-p1)>10 (p1-temp)>10) // 与 person1 体 重 相 差 10 斤 以 上, 认 为 是 person2 p2=temp; c=2; else c=1; p1=temp; // 第 一 个 有 效 称 重 认 为 是 person1 temp -= 0.5*(temp-temp1); 3 本 地 用 户 识 别 我 们 产 品 主 要 适 用 于 家 庭 的 健 康 检 测, 考 虑 到 普 通 家 庭 里 一 般 由 男 主 人 女 主 人 组 成, 而 男 女 之 间 的 体 重 差 别 一 般 在 5kg 以 下, 基 于 以 上 假 设, 我 设 计 了 以 下 简 单 的 本 地 用 户 识 别 算 法 算 法 的 基 本 思 想 : 当 没 人 时, 姓 名 行 显 示 Nobody ; 当 采 集 到 第 一 个 有 效 体 重 时, 默 认 为 person1, 姓 名 可 设 置 ; 当 有 新 的 采 样 数 据 传 来 时, 进 行 判 断, 如 果 和 person1 相 差 在 5kg 以 内, 认 为 是 同 一 个 人 即 person1; 如 果 相 差 在 5kg 以 上, 则 判 定 为 person2; 当 已 存 储 有 两 个 不 同 的 用 户 数 据 person1 person2 后, 如 果 再 有 新 的 数 据 传 来, 如 果 在 5kg 内, 识 别 为 对 应 的 用 户 ; 如 果 在 5kg 外, 识 别 为 stranger if(temp!=0) if((temp-p1)<10 && (p1-temp)<10)// 比 较 当 前 称 重 与 person1 的 体 重, 以 5kg 为 门 限 OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,0, "Name"); OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,56, "dou "); else if((temp-p2)<10 && (p2-temp)<10)// 比 较 当 前 称 重 与 person2 的 体 重, 以 5kg

为 门 限 OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,0, "Name"); OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,56, "lun "); else // 不 属 于 p1,p2 阈 值 范 围 内 均 视 为 陌 生 人 OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,0, "Name"); OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,56, "stranger"); else // 不 站 人 时 的 状 态 OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,0, "Name"); OLED_SSD1306_Display8x16Str(0,56, "Nobody "); 五 系 统 测 试 与 结 果 1 基 本 数 据 显 示 如 下 图, 初 始 状 态 下,OLED 屏 上 共 显 示 四 行 数 据, 分 别 是 姓 名 温 度 体 重 时 间, 图 中 时 钟 开 始 计 时, 温 度 显 示 为 31.7 度, 由 于 没 有 站 人, 姓 名 这 一 行 显 示 为 Nobody 图 5.1 基 本 数 据 显 示

2 本地用户识别 小组两个成员 成员 1 70kg 成员 2(54kg)对体重秤进行测试 测试结果 如下 第一个测量的是成员 1 的体重 其代号为 dou 图 5.2 成员 1 的体重显示 第二个测量的是成员 2 的体重 其代号为 lun 图 5.3 成员 2 的体重显示 3 与 PC 端串口通信 属于用户的基本信息进行新用户创建 创建成功后 即可上称测量 测量结 果在 OLED 屏和 PC 客户端上同步显示 PC 客户端上记录并保存该用户每次测量 结果 同时支持多用户记录存储

图 5.4 单 用 户 数 据 本 地 存 储 图 5.5 多 用 户 记 录 切 换

六 总 结 与 建 议 1 收 获 体 会 A. 自 主 选 题 VS 传 统 参 考 课 题 对 于 这 次 硬 件 课 设, 选 题 方 面 分 为 自 主 选 题 和 参 考 课 题 但 是 经 过 曾 喻 江 老 师 在 第 一 次 课 上 对 我 们 的 启 发 与 指 导, 我 们 组 深 深 感 受 到 选 择 一 个 自 己 感 兴 趣, 能 够 愿 意 并 努 力 去 做 的 课 题 远 比 选 择 一 个 已 经 很 成 熟 或 者 已 经 有 完 备 代 码 的 课 题 有 意 义 得 多 因 此, 经 过 小 组 一 起 多 次 讨 论, 我 们 最 终 敲 定 了 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 这 个 课 题, 期 待 通 过 改 进 传 统 体 重 称, 设 计 一 款 智 能 多 功 能 体 重 称, 在 给 予 用 户 实 时 体 重 信 息 之 外, 能 够 提 供 更 好 的 用 户 体 验 B. 模 块 化 设 计 思 想 前 期 我 们 主 要 是 进 行 系 统 模 块 的 划 分, 在 这 之 中 充 分 贯 彻 了 模 块 化 设 计 的 思 想, 大 体 上 将 整 个 系 统 分 为 模 拟 信 号 采 集 放 大,AD 转 换, 显 示 与 交 互, 串 口 通 信,PC 客 户 端 这 几 个 模 块 在 最 终 课 题 实 现 过 程 中, 我 们 也 是 很 好 的 按 照 这 几 个 模 块 来 进 行 的, 从 而 使 我 们 的 课 题 能 够 有 条 不 紊 的 进 行 C. 合 理 规 划 好 各 种 资 源, 避 免 因 为 规 划 问 题 导 致 课 题 出 现 瓶 颈 体 重 秤 是 一 个 低 功 耗 设 备, 因 此 在 单 片 机 的 选 择 上, 我 们 最 终 选 择 msp430launchpad g2553 这 样 带 来 了 一 个 问 题, 由 于 msp430g2553 资 源 不 是 很 充 足, 我 们 在 后 续 功 能 实 现 微 处 理 器 代 码 实 现 上 必 须 合 理 规 划 好 变 量 等 资 源, 避 免 意 想 不 到 的 bug 出 现 D. 对 于 核 心 元 件 一 定 要 重 点 保 护 我 们 在 完 成 串 口 通 信 前 端 功 能 实 现 后, 开 始 着 手 实 现 串 口 通 信 模 块, 而 在 我 们 将 RS232 与 Launchpad 端 口 连 接 时 由 于 经 验 不 足 没 有 及 时 将 GND 接 在 一 起, 最 终 烧 坏 了 G2553 芯 片, 导 致 了 将 近 一 天 时 间 的 消 耗 因 此, 对 于 系 统 核 心 元 件 一 定 要 重 点 保 护 E. 理 论 学 习 与 实 践 相 结 合 在 过 去 几 年 的 课 程 中, 我 们 接 触 了 面 包 板 上 的 数 电 实 验, 电 工 实 习 的 焊 接 学 习,FPGA 编 程 训 练, 掌 握 了 包 括 Verilog c 语 言 等 硬 件 编 程 语 言 而 在 这 次 硬 件 课 设 中, 我 们 需 要 根 据 课 题 不 同 需 要, 将 这 些 知 识 灵 活 应 用 到 课 题 的 不 同 方 面 硬 件 课 设 很 好 的 将 这 些 知 识 与 实 践 结 合 到 了 一 起, 巩 固 了 我 们 对 于 硬 件 知 识 的 理 解, 提 高 了 我 们 的 动 手 能 力, 可 谓 收 获 颇 丰 F. 团 队 合 作 在 项 目 的 推 进 过 程 中 至 关 重 要 合 理 的 分 工 以 及 科 学 的 任 务 计 划 安 排 是 团 队 能 够 良 好 合 作 的 保 证, 成 员 之 间 既 要 独 自 完 成 各 自 任 务, 也 要 学 会 合 作 来 解 决 共 同 的 问 题 团 队 每 个 成 员 必 须 要 体 现 出 高 度 积 极 性 与 责 任 感, 从 而 保 证 课 题 的 顺 利 完 成

2 展 望 分 析 在 经 过 数 个 月 的 前 期 学 习 和 最 后 一 个 星 期 废 寝 忘 食 的 工 作 后, 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 终 于 展 现 在 我 们 的 眼 前 我 们 可 以 看 到 系 统 功 耗 开 发 成 本 较 低, 可 定 制 性 强, 通 用 性 也 很 高, 结 构 清 晰, 各 模 块 相 对 独 立, 便 于 今 后 的 批 量 生 产 目 前 智 能 设 备 市 场 的 竞 争 如 火 如 荼, 而 智 能 手 机 市 场 趋 于 饱 和, 但 是 市 场 前 景 广 大 的 智 能 生 活 监 控 尚 属 空 白 领 域 再 加 上 生 产 周 期 短, 功 耗 低 使 用 便 捷 等 优 点, 可 以 预 见 在 推 向 市 场 后 会 受 到 广 大 家 庭 的 欢 迎 该 系 统 可 以 有 效 地 提 高 用 户 身 体 质 量 降 低 相 关 疾 病 患 病 率, 使 广 大 用 户 生 活 质 量 得 到 较 大 提 高, 同 时 可 以 方 便 医 院 学 校 长 期 跟 踪 监 测 学 生 体 重 状 况, 避 免 肥 胖 的 发 生 但 是 由 于 我 们 小 组 成 员 技 术 有 限, 开 发 工 具 资 源 也 不 能 够 很 好 满 足 我 们 项 目 建 议 中 的 需 求, 加 上 大 三 下 学 期 功 课 也 是 十 分 繁 忙, 因 此 这 次 课 程 设 计 的 成 品 离 我 们 项 目 建 议 中 的 构 想 还 是 有 相 当 一 部 分 的 距 离 譬 如 : 我 们 没 有 能 够 在 交 互 模 块 里 添 加 抱 婴 模 式 以 及 时 间 校 准 功 能, 这 一 方 面 是 由 于 板 上 资 源 过 少, 另 一 方 面 是 由 于 我 们 开 发 时 间 也 不 充 足 无 线 模 块 的 未 能 实 现 转 而 使 用 有 线 串 口 通 信 也 同 样 是 因 为 板 上 引 脚 过 少 的 原 因, 而 之 前 在 我 们 项 目 建 议 书 中 写 到 的 实 时 体 重 测 量 数 据 本 地 存 储 及 显 示 中 的 数 据 本 地 存 储 并 没 有 在 微 处 理 器 端 实 现, 则 是 由 于 msp430g2553 只 有 512B 的 内 存, 在 完 成 微 处 理 器 数 模 转 换 显 示 交 互 串 口 通 信 等 功 能 后 没 有 多 余 的 空 间 可 供 存 储, 否 则 将 造 成 内 存 溢 出, 我 们 另 辟 蹊 径 选 择 在 PC 客 户 端 实 现 历 史 记 录 来 实 现 这 个 功 能 项 目 建 议 书 中 提 到 的 检 测 室 内 环 境 温 度 湿 度 空 气 质 量 等 参 数 功 能 我 们 则 是 选 择 温 度 这 个 参 数 得 以 实 现 湿 度 空 气 质 量 这 两 个 参 数 的 实 现 方 式 从 原 理 上 来 讲 与 温 度 检 测 是 基 本 相 同 的, 在 Iweight 的 改 进 过 程 中 可 考 虑 将 其 加 入 还 有 诸 如 向 智 能 手 机 app 推 送 等 功 能, 因 为 我 们 小 组 成 员 没 有 过 安 卓 IOS 开 发 经 验, 短 期 内 学 习 较 为 困 难, 未 来 需 要 一 些 更 有 经 验 的 人 员 来 协 助 我 们 完 成 总 体 来 讲, 我 们 的 智 能 体 重 测 量 监 控 管 理 系 统 还 只 是 一 个 雏 形, 还 有 很 多 地 方 可 以 优 化 改 进 但 是 可 以 看 到 其 在 智 能 领 域 的 市 场 前 景 广 大 七 参 考 文 献 1 MSP430 系 列 超 低 功 耗 16 位 单 片 机 原 理 与 应 用, 沈 建 华 著, 清 华 大 学 出 版 社,2004 2 便 携 无 线 心 电 监 控 系 统, 柳 成 荫, 熊 磊 等 著,2011 3 手 把 手 教 你 使 用 TI_MSP430_LaunchPad,David Lee 著,2011 4 Precision, Low Power INSTRUMENTATION AMPLIFIERS, Texas Instruments 著,2012 5 MSP430x2xx Family User's Guide, Texas Instruments 著, 2012 6 MSP-EXP430Launchpad 实 验 指 南, 西 安 电 子 科 技 大 学 MSP430 实 验 室 著,2012 7 运 算 放 大 器 应 用 手 册 基 础 知 识 篇, 黄 争 著, 电 子 工 业 出 版 社,2010 8 电 子 电 路 分 析 与 设 计, 瞿 安 连, 华 中 科 技 大 学 出 版 社,2010