今天我們介紹一款基于國(guó)產(chǎn)的單片機(jī)開發(fā)的四電極脂肪秤設(shè)計(jì)方案，這款四電極脂肪秤主控芯片——CSU18M92，采用LQFP48和LQFP64的封裝形式，可以滿足不同的智能四電極脂肪秤方案的開發(fā)需求，另外該芯片在帶有LCD驅(qū)動(dòng)和LED驅(qū)動(dòng)，4×24、622的LCD驅(qū)動(dòng)，414 LED驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步加強(qiáng)該芯片適配能力。另外提一句該芯片是4電極交流人體阻抗測(cè)量（BIM)模塊，并支持心率測(cè)量功能，功能強(qiáng)大，支持橋式傳感器，可在人體秤、藍(lán)牙體脂秤等產(chǎn)品上使用。是的芯片精品。
四電極脂肪秤方案測(cè)量原理
1.測(cè)體重
目前市場(chǎng)上測(cè)體重傳感器很成熟了：一個(gè)應(yīng)變片電阻即可通過(guò)其電阻形變量計(jì)算相應(yīng)的施力量。對(duì)于體重秤一般采取四組應(yīng)變片傳感器組成橋式電路提高測(cè)量范圍和穩(wěn)定性。如下圖所示：
2.測(cè)體脂
現(xiàn)在體脂秤一般采用生物電阻測(cè)量法(Bio-impedance analysis,簡(jiǎn)稱BIA)來(lái)測(cè)量體脂，即在很短的時(shí)間內(nèi)即可獲得頗準(zhǔn)確的測(cè)量值。BIA測(cè)量法的主要原理乃是將身體簡(jiǎn)單分為導(dǎo)電的體液、肌肉等，以及不導(dǎo)電的脂肪組織，測(cè)量時(shí)由電極片發(fā)出極微小電流經(jīng)過(guò)身體，若脂肪比率高，則所測(cè)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(lái)做體脂率的測(cè)量。
體脂秤一般采用四電極生物阻抗分析方式，四電極體脂秤通過(guò)左右腳的兩個(gè)電極（E1、E3）產(chǎn)生安全正弦激勵(lì)信號(hào)（一般為50KHz），再?gòu)牧硗鈨蓚€(gè)電極（E2、E4）檢測(cè)到電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整流、A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)MCU處理后計(jì)算出人體阻抗，再結(jié)合人體模型即可計(jì)算出體脂等參數(shù)。
四電極脂肪秤方案是以CSU18M92四電極測(cè)脂模塊做方案開發(fā)實(shí)現(xiàn)功能的。
CSU18M92是一款心電采集和四電極人體成分分析模組。心電采集功能提供心率值和心電波形原始AD值，配合APP SDK包可實(shí)現(xiàn)心電波形顯示。內(nèi)嵌人體生物阻抗測(cè)量（BIM）專用芯片，支持四電極阻抗測(cè)量，自帶人體成份算法庫(kù)，提供人體脂肪率、肌肉率、水份率、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)臟脂肪等級(jí)、蛋白質(zhì)、身體年齡、身體得分等多項(xiàng)參數(shù)。另外內(nèi)置24bit Sigma-Delta ADC、8K×16位MTP程序存儲(chǔ)器、128字節(jié)EEPROM和896字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供高精度體重測(cè)量和開發(fā)充足的開發(fā)資源。提供UART接口與外部通信。
四電極脂肪秤方案主系統(tǒng)硬件架構(gòu)主要由電池、LCD屏、按鍵、壓力傳感器、測(cè)脂電路和EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成。外圍電路非常簡(jiǎn)單，既節(jié)約了成本，又增強(qiáng)了可靠性。LCD玻璃、按鍵、壓力傳感器和EEPROM芯片直接與CSU18M92的管腳連接。測(cè)人體電阻電路由運(yùn)放和部分電阻電容組成，此電路需要的激勵(lì)方波信號(hào)由CSU18M92內(nèi)部集成的PWM模塊產(chǎn)生，節(jié)省了信號(hào)發(fā)生電路。
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