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基于体感网的可穿戴运动监测系统【友e家娱乐手机APP下载】

作者:友e家娱乐手机APP下载 时间:2020-12-10 00:04
本文摘要:摘要:戴上运动监测系统,可以方便地建立人体运动姿势检测和运动功能评价。该系统采用高度集成的惯性传感器和近距离无线通信技术,构建体感网,并建立能够实时收集和穿着人体不同部位加速度和角速度信号的多节点运动监测。可以将系统应用于与人体运动功能相关的研究,如帕金森病患者的运动功能评价。 本节设计了包含5个传感器节点的可穿戴运动监测系统。将传感器节点放置在受试者的双脚脚踝、双手手腕和腰部,收集人体运动中加速度、角速度等运动信号。

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摘要:戴上运动监测系统,可以方便地建立人体运动姿势检测和运动功能评价。该系统采用高度集成的惯性传感器和近距离无线通信技术,构建体感网,并建立能够实时收集和穿着人体不同部位加速度和角速度信号的多节点运动监测。可以将系统应用于与人体运动功能相关的研究,如帕金森病患者的运动功能评价。

本节设计了包含5个传感器节点的可穿戴运动监测系统。将传感器节点放置在受试者的双脚脚踝、双手手腕和腰部,收集人体运动中加速度、角速度等运动信号。之后收集的信号上传平等主义比特率,展开数据分析,计算与运动功能相关的运动参数,如步态、平衡能力等。

该系统用于多种用途,如对帕金森病、中风等运动障碍疾病的评估和监测。能分析运动员的运动动作,科学地指导运动员训练。1系统方案概述系统由PC、一个网关节点和五个终端节点组成(图1)。

网关节点:通过USB端口连接到PC,使用串行通信协议与父计算机展开命令和数据通信。通过近距离无线通信扩展每个终端节点和命令及数据通信。

终端节点:管理数据收集、存储和上传。通过绷带就像人体的特定部位一样。

在待机状态下,每个节点都处于无线接管状态,等待接收网关节点的广播命令,以建立实时数据收集和存储。用户通过PC软件接收命令,系统根据命令运行。数据收集完成后,PC将发送数据上传命令,允许网关节点通过点对点轮询依次将数据传递和保存到平等主义位。

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本文介绍了网关节点和终端节点中包含的可穿戴系统设计。2硬件设计2.1终端节点设计终端节点可以使用TI的超强低功耗微控制器MSP430F149作为主设备,使用MPU6050 6轴惯性传感器检测加速度和角速度信号,使用Nordic的NRF24L01作为无线通信模块,建立30米的有效通信距离。使用3.7V锂离子电池通过电压调节器后,使用系统工作电压3.0V(图2)。

核心模块的详细说明如下。(1)主模块使用MSP430F149作为控制中心,管理整个系统各部分的功能协商和控制。在8MHz时钟上工作时,除了约300A的超低工作电流外,还能满足计时器A和B、UART和SPI的2个异步串行通信接口、48个I/O端口和接口资源的系统市场要求。

此外,MSP430F149的60KB片内闪存和2 KB SRAM几乎满足了该系统对程序存储和数据交换的空间市场要求。(2)网关节点通过5.0VUSB端口供电的电源模块、TLV70033高压差线性调节器转换为3.3V,可供系统使用。终端节点由3.7伏锂电池供电,通过TLV70030启动电压调节,转换为3.0伏,以便在系统中使用。(3)传感器模块使用MPU6050 6轴惯性传感器,这是因为集成了3轴加速度计和3轴陀螺仪,不仅免除了人造轴之间的差异,还大大减少了PCB空间,获得了比纸盒体积更大的容量,以便于携带或装载。

(4)存储模块使用W25Q256高速闪存,可以在传感器50Hz的比特率下反向存储约15.5小时的数据。(5)无线通信模块使用NRF24L01无线通信芯片、至少2Mbps的通信速度、30米的通信距离、6个地下通道接管和SPI模块,便于系统开发。2.2网关节点设计网关节点主要由电源模块、MCU主模块、无线通信模块和串行通信模块四部分组成。电源模块、主模块和无线通信模块与终端节点的核心芯片一样,硬件原理完全一致,继续详细说明。

串行通信模块使用PL2303将串行数据转换为USB数据,构建与PC的通信。网关节点通过5.0伏USB端口供电,通过电压调节器后,系统电压为3.3伏。


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