数字人体脂肪测量仪毕业设计.doc

数字人体脂肪测量仪毕业设计(论文) 滨江学院毕业论文(设计) 题 目数字人体脂肪仪 院 系 电子工程系 专 业 电子科学与技术 目录1.绪论41.1研究背景与意义41.2 设计内容51.2.1 称重设计51.2.2测电阻设计52 系统方案及原理52.1 系统基本原理52.2数据采集62.2.1传感器部分62.2.2电阻测量73硬件的设计83.1放大环节83.2主控电路的设计83.3 A/D转换93.4 STC12C5A60S2-35I-PDIP40单片机简介113.5 数据显示和数据输入123.5.1 数据显示设计123.5.2 键盘控制部分设计144软件的设计154.1 数据运算方法154.2 程序流程图165 总结176 参考文献19致谢20Abstract21附录122附录233 数字人体脂肪仪蔡昊南京信息工程大学滨江学院电子工程系,南京 210044摘要:对于人体脂肪测量目前有很多方法,本文将利用生物电阻抗法测量人体部分脂肪,基于此方法可以推广至人体其他部位。此设计基本原理是测量体重和两脚间电阻以及输入其他基本人体已知信息,实现对人体脂肪率的测量。测量结果将由所设计单片机模块显示得出,并且最后将会通过实验验证数据的准确性。关键字:生物电阻抗 测量两脚间电阻 单片机 人体体重1.绪论1.1研究背景与意义 现在脂肪率大多数被直接用来反应人体肥胖健康与否的标准,且肥胖当今已经成为男女老少都有可能面临的尴尬处境。对于儿童肥胖将会导致各种心理问题,对于老人肥胖将会引发各种疾病,它可诱发它可诱发糖尿病、中风、胆结石、月经异常等等疾病。与此同时,由于脂肪代谢障碍 ,血液内胆固醇和甘油三酯升高 ,导致血管壁附着大量胆固醇斑块 ,形成动脉血管硬化 ,进而发展为高血压、冠心病、心肌梗塞和脑溢血等。由于肥胖者血脂过高 ,还可能导致脂肪肝、肝硬化等。体重过重者,使身体骨骼无法承受重量,引起关节肿胀而发炎1。美国营养学家研究显示:45岁以上的人体重如已超过了正常标准10%,那么每再超过1磅,寿命就要减少29天2。据研究:体重比正常人高10%以上者和正常相比,患高血压的几率高6倍,患心脏病的几率高1.5倍,患糖尿病的几率高5倍,患胆结石的几率高2.5倍,患月经异常的几率高3倍,患膝关节炎的几率高 6倍。国际肥胖症大会发布报告,全世界因肥胖死亡的人数是因饥荒饿死人数的两倍还多,肥胖已经成为社会问题3。 “国际肥胖研究会”在1997年由世界卫生组织成立,它将明确的将肥胖宣布为一种疾病,而且于次年研究并制定出了肥胖的诊断标注。我过后来在2002年也成立 “中国肥胖问题工作组”,积极的研究探讨肥胖问题。在中国由于生活水平的不断提高和日常生活中的饮食变化,肥胖人口的比重在不断加大,所以肥胖已经成为一个严重的社会公共健康问题。2004年10月,据由卫生部,科技部,国家统计局共同发布的 中国居民营养与健康现状显示,中国的肥胖问题很严重,其中成年人5人中就有一个人超重,每10个人当中就有一个人是肥胖的。与1992年的调查相比较,可以发现,成人超重率上升了三分之一,而肥胖率更是上升了一倍。就全世界的肥胖情况来看,当今有16亿人超重,所以说肥胖已经成为一个全球性的问题,且情况不容乐观。 针对上述问题,人们意识到能够随时正确掌握自身的脂肪率是非常有必要并且很重要的,所以能够及时简便的测量人体脂肪率是人们一直所希望的。人体脂肪的多少通常用脂肪率来衡量,最常见的脂肪率测量方法以及在没有实验条件和脂肪仪等设备的情况下,如何根据自己的性别、年龄、身高和体重来估算脂肪率。脂肪率的测量通常需要专门的设备或实验才能得到,比较常见的测量方法包括生物电阻抗法、皮褶测量法以及水下称重法4。 生物电阻抗法是根据身体内脂肪和非脂肪物质的不同导电性来衡量的。人体内水份由于溶解有各种成分而呈现低电阻,而脂肪却呈现高电阻。首先测算出非脂肪物质 的多少,以此反推出脂肪量的多少。目前正规的民用脂肪仪都是使用这个方法,是一种相对简单易行,准确性高的测量方法。 水下称重法则是通过人体在水下和陆地环境中体重的变化来测定人体的体积、密度,再通过相应公式推算出脂肪的量。具体过程是:将被测对象放置于水中,测得被测者的体积。这种方法相对比较准确,但是测量时对实验环境要求比较高5。 而皮褶测量法则是通过测量固定部位皮下脂肪的厚度,结合特定的公式计算出脂肪量。这个方法对测量人员的专业素质要求较高,而且需要选择特定的公式进行计算,在测量脂肪率的方法中属于比较麻烦的一种。 ?除了以上介绍的三种测量方法外,还有空气置换法、双能X骨密度测定法、腰臀围常数法等方法,都可以比较准确地测量出人体的脂肪率。1.2 设计内容 本文设计的人体脂肪仪主要采用了生物电阻抗的方法。 在该方法中,被测量对象体重和两脚间的电阻将会由所设计的仪器测量得出,性别,年龄,身高将作为已知量由键盘输入参与计算。因为,作为体重和两脚间的电阻是一个不定量,常常会伴有变化或者浮动,所以我们需要做出及时的测量才可以得出准确的数据。而对于性别,身高,年龄这些参数基本上来说都是已知的定量是被测量人一些基本的已知信息,所以在测量的时候可以不对身高和年龄进行测量通过简单的数据输入来达到要求。同时本次设计面对的被测对象是所有人而非特定群体,所以在设计中要考虑到不同性别的人参与测量,男女的脂肪率测量所运用的计算公式不同,因此需要有性别的输入才能达到要求。本次设计的数字人体脂肪仪是在设计上的要求就是测量体重和测量两脚间电阻,与此同时能够有输入输出设备,最后才可计算出人体脂肪率。所以在设计的过程中就可以根据这样的要求逐步进行设计。1.2.1 称重设计 本设计用电阻应变式传感器采集信号,由电阻应变式传感器感受被测物体的质量,通过电桥输出电压信号,经过放大电路将输出信号放大,而后送入A/D转换单元进行模数转换,将转换后的数字信号送给单片机;单片机接收数据后,对数据进行处理,将其转换为对应的重量信息,送数码显示模块进行显示。单片机同时也可以进行调零操作。在称重的设计当中需要考虑到所测人的质量再选择合适量程的传感器。而且制作的称重支架是需要用来被人脚踩,所以所制作的支架强度必须达到要求。因为要兼顾到电阻测量,所以在支架的选择方面要留有空间以便用来进行布置测量电阻的元器件。1.2.2测电阻设计 在测量生物电阻抗方面国内外有许多方法,本次设计需要在测量质量的同时及时测出电阻因此将采用常规测电阻方式,将人体看成一个大电阻,加电压后通过测得串联电阻电压逆推得出人体电压,最后数据同样输入单片机计算出电阻并存储保留作为最后的运算数据。电路提供的测量电压因为是测量人体所以将采用低电压,这样就需要进行信号放大。改变人体电阻抗的因素有很多,周围环境的干燥与否将直接影响电阻的大小,而且人体电阻抗并不是一个定值,所以为了避免得不到一个相似值,所测部位一定要是同一个部位,环境也要尽量创造相似环境,所以测量时可以选择在一个固定的时间段,固定的环境,固定的部位,固定的体表情况。这样才能尽可能的测量出准确的结果,从而达到实验要求。 2 系统方案及原理2.1 系统基本原理 系统采用基于STC12C5A60S2-35I-PDIP40 1T 多串口 8051单片机的51开发板,通过外扩体重测量电路和两脚间电阻测量电路实现系统功能。 系统硬件框图如图1所示,电阻的测量通过测量固定组织的电压,通过STC12C5A60S2-35I-PDIP40 8051单片机中自带一个运算放大器进行信号放大并且运算出电阻值。测量电阻电路需要一个固定电阻,和两块导电片。体重测量电路将由电阻应变式传感器,AD转换模块组成。测量体重电路通过电阻应变式传感器得到与质量成正比的电压信号,通过AD转换模块转换最后送入单片机得出所测质量。数据输入部分采用44矩阵键盘+4个独立按键的模块,因为所输入数据有三个部分,所以采用此模块进行开发将会更方便。系统通过STC12C5A60S2-35I-PDIP40单片机对数据进行分析和运算通过LCD1602A液晶屏显示。 图1系统原理图2.2数据采集2.2.1传感器部分 作为测量系统中最重要的部件在对体重的测量系统中是非常重要的,传感器的定义是“能感受规定的被测量对象并能够按照一定规律转换成可用信号器件或者装置,通常由敏感元件和转换元件组成”6。其中敏感元件是指传感器中可以直接感受并测量的部分,转换元件是指能够感受到被测量信息,它是一种检测装置,将检测感受到的信息转换成电信号或者其他要求的信息输出从而达到要求。传感器无疑是最重要的一部分,传感器的选择将影响称重结果的准确性。目前常用的传感器有电阻应变式压力传感器,电容式压力传感器,压电式压力传感器。从稳定性,精度等级,灵敏度,寿命和安装环境要求这样的优先等级进行比较后会发现:电容式压力传感器稳定性较差,精度和灵敏度较高,寿命较短,对环境要求苛刻,不易长距离传输。压电式压力传感器稳定性好,精度和灵敏度高,寿命长,但大量程度压力传感器尚待进一步研究。电阻应变式压力传感器稳定性较好,精度和灵敏度较高,寿命较长,对测量环境要求不太严格。电阻应变式压力传感器主要由弹性体,电阻应变片等组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,电阻应变片收到拉伸或者压缩应变片变形后,它的阻值将发生变化,从而使电桥失去平衡,产生相应的差动信号,供后续电路测量和处理78。图2电阻应变式测量原理图 如图2当垂直正压力P作用于上方时,产生形变,电阻应变片R1,R3受压弯拉伸,阻值增加;R2R4受压缩,阻值减小。电桥失去平衡,产生不平衡电压,不平衡电压作用在传感器上的载荷P成正比,从而将非电量转化成电量输出。R1R2R3和R4组成惠更斯电桥,将两对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压,最后根据电压的不同测得人体质量9。图3传感器框图 如图3电阻上的电压受力后变形,产生不平衡的电压,但是由于产生的电压信号很小所以需要放大处理,最后才将信号传输给AD转换。在连接的时候如图4需要提供一个恒定的电压,2跟导线需要一跟接电压另一个接地,剩下的两根导线连接到AD转换模块用来转换电压信号。电阻应变片产生的误差,主要来源于温度的影响,本设计主要在实验室内进行,温度的影响暂不处理。 图4 电阻应变式传感器连接原理图2.2.2电阻测量 在对人体进行电压测量的时候,电极是用来连接测量系统和人体不可缺少的单元。所以在电极的选择方面要具备以下的特点:电极于人体皮肤接触的时候产生的电阻抗要少电极要能够易于安置在所选择的支架上因为要与皮肤接触,所以要对人体皮肤无害在整个系统同种要能够简单的安装 考虑到上述情况,所以在选择电极方面要有一定的考虑。从金属的导电性和价格来看,金银价格太高,铜和铁金属片不利于切割成有利形状,其他的导电材料如碳没有足够的任性,同时所选电极要不易腐蚀。因此我们选用铝片作为导电电极。首先铝有足够的韧性,易于切割方便电路系统的连接于设计,其次铝不易腐蚀与皮肤接触无毒害作用。在对人体两脚间电阻的测量部分考虑到人体电阻略大,因此固定电阻上所分得的电压会很小,所以电压信号必须经过放大方可便于测量,更容易得出固定电阻的电压从而方便的逆推出人体所得电压,从而测得人体阻值。3硬件的设计3.1放大环节 称重放大方面,因为所选的称重传感器输出灵敏度为2mV,当使用2mV/V灵敏度和5V的激励电压的传感器时,期满度输出电压为10mV,又因为要使称重传感器达到比较好的称重范围为满度范围的三分之二。而A/D转换的输入电压要求为05V,因此放大环节要有合适的增益。称重模块的放大可以用HX711AD转换模块来实现,因为模块内自带放大AD,因此设计中并不需要单独街上放大器。这样一来,提升了称重模块的精确度,和抗干扰能力,使得在对人体体重测量部分更加的准确。 对人体电阻的放大也是必要的,因为所加电压设计并不是单独的电压供给,而是利用整个电路上的电压,因此通过两脚间的电压只有5V,所以电阻上必然分得的电压很小,为了准确的测出电阻上的分压电路中必然有放大环节。而电压本来很小,为了提高精度,设计中同样省去单独外接放大器,提供选择的是单片机内部的一个放大器,这样整体设计显得更加精简,于此同时还是能够达到预期放大的效果。3.2主控电路的设计 设计中采用的是新一代的8051单片机STC125A60S2。之所以选择这种单片机而不是传统的单片机是因为,传统的单片机内不含放大器,需要单独外接运算放大器。在本设计中需要同时处理称重信号,测量人体体重,测量两脚间电阻和进行最后的运算。因此,STC125A60S2将会有更快的运算速度。P00-P07连接显示输出设备,P30和P31作为电压信号的输入端,P10作为人体两脚间电阻的信号输入端。实际连接如图5。图5 单片机最小系统图 本设计中电阻应变式传感器的最大工作电压为15V,单片机的工作电压为5V,通过人体的最大安全电压为36V。考虑到设计的需要将会采用一个统一的工作电压所以电压选为5V电压。这样可以同时满足所有的电源设计需要。电源系统原理图如图6.图6系统电源图3.3 A/D转换 本设计AD转换采用了由海芯科技集成电路专利技术生产的HX711,它是HX711作为称重AD转换具有很高的精度,是一款专门为电子秤设计的24位芯片。和其他的AD转换芯片在称重方面的比较,HX711具有集成度高,相应速度飞快,有极强的抗干扰能力。稳压电源,片内时钟振荡器等同类型芯片所需要的外围电路都被集成在内。在电子秤的应用方面大大的降低了电子秤的设计制造陈本,于此同时电子秤的性能和可靠性被提高。此次设计采用的是整体的AD模块,在实验设计方面将更加易于操作和设计,同时也增加了对人体城中的精度。具体管脚功能见表1. 表1HX711管脚功能表1VSUP电源稳压电路供电电源: 2.6 5.5V(不用稳压电路时应接AVDD)2BASE模拟输出稳压电路控制输出(不用稳压电路时为无连接)3AVDD电源模拟电源: 2.6 5.5V4VFB模拟输入稳压电路控制输入(不用稳压电路时应接地)5AGND地模拟地6VBG模拟输出参考电源输出7INA-模拟输入通道 A 负输入端8INA+模拟输入通道 A 正输入端9INB-模拟输入通道 B 负输入端10INB+模拟输入通道 B 正输入端11PD_SCK数字输入断电控制(高电平有效)和串口时钟输入12DOUT数字输出串口数据输出13XO数字输入输出晶振输入(不用晶振时为无连接)14XI数字输入外部时钟或晶振输入,0: 使用片内振荡器15RATE数字输入输出数据速率控制,0: 10Hz; 1: 80Hz16DVDD电源 数字电源: 2.6 5.5V HX711AD转换模块的工作电压为:4.8V-5.5V。典型的电流为:1.6mA 该模块的主要特点有预留cpuSTC15F104位置,可以自行的升级并且做为二次开发,极大的提高了AD模块的利用率。该模块有两路差分输入可供选择,同时芯片内含有低噪声可编程放大器,可选增益为128 64 32。芯片内含有稳压电路可以直接向外部传感器和芯片内AD转换器提供电源,芯片内时钟振荡器不需要连接任何器件,但是也可以使用外接的晶振或者时钟。模块在供电的同时将自动复位电源,该模块的所有控制由管脚输入,芯片内寄存器不需要编程,有简单的数字控制和串口通讯10。HX711AD模块内部原理如图7。 图7HX711AD模块内部原理图 数字电源DVDD应使用与MCU 芯片相同的的数字供电电源。HX711 芯片内的稳压电路可同时向A/D 转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压VSUP可与数字电源DVDD相同。稳压电源的输出电压值(VAVDD)由外部分压电阻R1、R2 和芯片的输出参考电压VBG 决定(图1),VAVDDVBGR1+R2/R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压VSUP低至少100mV。 如果不使用芯片内的稳压电路,管脚VSUP应连接到DVDD 或AVDD 中电压较高的一个管脚上。管脚VBG 上不需要外接电容,管脚VFB 应接地,管脚BASE 为无连接。时钟选择如果将管脚 XI 接地,HX711 将自动选择使用内部时钟振荡器,并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下,典型输出数据速率为10Hz 或80Hz。如果需要准确的输出数据速率,可将外部输入时钟通过一个20pF 的隔直电容连接到XI管脚上,或将晶振连接到XI 和XO 管脚上。这种情况下,芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭,晶振时钟或外部输入时钟电路被采用。此时,若晶振频率为11.0592MHz, 输出数据速率为准确的10Hz 或80Hz。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟时,外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU 芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF 的隔直电容连接到XI管脚上,作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150mV。 串口通讯线由管脚PD_SCK 和DOUT 组成,用来输出数据,选择输入通道和增益。当数据输出管脚DOUT 为高电平时,表明A/D 转换器还未准备好输出数据,此时串口时钟输入信号PD_SCK 应为低电平。当DOUT 从高电平变低电平后,PD_SCK 应输入25 至27 个不等的时钟脉冲如图7。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24 位数据的最高位(MSB),直至第24 个时钟脉冲完成,24 位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27 个时钟脉冲用来选择下一次A/D 转换的输入通道和增益11。图7数据输出输入选择时序图3.4 STC12C5A60S2-35I-PDIP40单片机简介 STC12C5A60S2单片机是由宏晶科技生产的单片机,该单片机为单时钟,机器周期为1T且是速度快,耗能低,抗干扰能力超强的新一代双串口单片机,因为属于新一代的8051单片机所以指令代码完全兼容传统的8051单片机,但是运算速度时传统8051单片机的8-12倍。该单片机内部有集成810专用复位电路,两路PWM,8路高速10位A/D转换运算速度为250K/S,针对对于电机控制和强干扰场合将会非常的适合。该单片机的工作电压为3.3V- 5.5V,工作频率范围是从零到35MHz,但是相当于传统8051单片机的从零到420MHz。对于用户的应用程序有各种字节的空间可供选择,单片机上RAM大小为1280字节。该型号单片机的通用I/O口为40个,管脚正好能够与传统的51单片机开发板相适用,复位后端口准双向口可以设置为四种模式,准双向口,推挽,仅为输入和开漏,且每一个I/O口驱动能力都可以达到20mA,但是需要注意的是整个芯片不可以超过55mA。该型号单片机不需要专用的编程器和仿真器,在需要编程时通过串口P30或者 P31即可直接下载用户程序,短时间即可完成。单片机在外部掉电检测部分有一个抵押门槛比较器电压为1.32V,误差为+/-5%。使用时当需要下载程序可以有内部的R/C振荡器还是外部晶体供选择,内部的R/C振荡器温漂为+/-5%到+/-10%以内,常温下内部的R/C振荡器频率为15.5MHz11MHz,若是根据设计需要不需要高精度的时候可以选择内部时钟,但是会有制造误差和温度影响的存在,具体选择由使用者根据需要决定。该型号单片机有4个16位的定时器2个时钟输出口。与传统8051相比较,两个计数器能够与传统的计数器兼容,分别是定时器T0和T1,它没有定时器2但是有独立波特率发生器和做串行通讯的波特发生器,再加上2路PCA模块可以实现的2个16位定时器,时钟输出口部分一个由T0的溢出在P34输出时钟或者由T1在P35输出时钟。单片机的工业级工作温度范围为-40 - +85,商业级的工作温度范围为0 - 75。对于外部中断I/O口为传统的下降沿中断或者低电平触发中断,同时新增支持上升中断的PCA模块,其中Power Down模式可由外部中断唤醒。两路可编程计数器阵列可以用来当做两路D/A使用,或者用来实现2个定时器还可以再实现2个外部中断。该单片机通用全双工异步串行口UART,由于STC12系列是高速的8051,可再用定时器或PCA软件实现多串口12。3.5 数据显示和数据输入3.5.1 数据显示设计1.LCD1602简介 液晶显示器Liquid Crystal Display简称为LCD,LCD 的结构是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,将TFT(薄膜晶体管)设置在下基板玻璃上,将彩色滤光片设置在上基板玻璃上,液晶分子的转动方向通过下基层玻璃上的TFT信号与电压改变来控制,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。LCD1602液晶显示器也叫做1602字符型液晶显示器,它是一种点阵型液晶模块专门用来显示字母、数字、符号。LCD1602液晶显示器是由若干个5X11或者5X7等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用,之所以称作1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行有16个字符液晶模块(显示字符和数字),相比LED显示它具有更快的显示速度和更好的可视效果且显示内容丰富,LCD1602尺寸大小如图8。 图8LCD1602尺寸图2.管脚功能图9LCD1602引脚图1602采用标准的16脚接口如图9,其中: 第1脚:VSS为电源接地 第2脚:VCC接5V电源正极 第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会 产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。 第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚:RW为读写信号线,高电平1时进行读操作,低电平0时进行写操作。 第6脚:E或EN端为使能enable端。 第714脚:D0D7为8位双向数据端。 第1516脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极13。3. 基本操作时序 基本读写操作时序如图10图11 图10读操作时序图 图11写操作时序图 具体单片机和LCD1602连接原理图如下图12图12LCD1602与单片机连接图3.5.2 键盘控制部分设计 因为设计需要,在设计中需要数据输入模块,因此举矩阵键盘是必不可少的。因为使用的是44矩阵键盘模块,所以需要设计的就是键盘的电路设计和程序设计。矩阵式结构的键盘如图13显然比直接法要复杂一些,识别也要复杂一些,列线和行线直接接到单片机的I/O口。初始是给行管脚高电平,这样,当按键没有按下时,行动输出端都是高电平,代表无键按下。一旦有按键按下,则相应交叉点所在的行线就会被拉低,然后再给列管脚置高电平,然后再检测出相应交叉点的低电平值。这样,通过读取I/O的状态就可知是否有按键按下,并由软件程序识别值。将单片机上的P00-P04链接R1 R2 R3 R4 ,P34-P37分别连接L1 L2 L3 L4实现矩阵键盘和单片机的连接。每个按键都有它的行值和列值,行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。键盘的一端(列线)通过电阻接VCC,而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是:确定有无键按下,判断哪一个键按下,键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中,一个输出扫描码,使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态,由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键,通过软件查表,查出该键的功能。图13 44矩阵键盘图4软件的设计4.1 数据运算方法 人体脂肪率是指体内的脂肪含量在体重中所占的比例,通常用百分比表示,记为FP。男性均值为(20.75.3)%,当FP25%时,为轻度肥胖或肥胖;女性均值为(25.65.1)%,当FP30%时为轻度肥胖或肥胖14。人体正常脂肪率见表2,程序中所采用计算脂肪率(%)的方法为1516男性:FP9.210-5+0.07A-4.1 9.210-5Z*MBI2+0.07A-4.1女性:FP9.210-5+0.03A+0.7 9.210-5Z*MBI2+0.03A+0.7公式中Z为电阻(),W为体重(?),H为身高(m),A 为年龄,BMI为体重指数(BMIW/H2)。表2人体正常脂肪率参照表4.2 程序流程图 LCD显示流程图和主程序流程图如图14图14主程序和LCD流程图 电阻数据采集和AD转换子程序流程如图15图15电阻数据采集和AD转换子程序流程图5 总结 我的毕业论文开始于2013年3月,在学年论文的基础上做出了很多的修改,因为实物设计的需要原本设计的电路图有的地方在实际的制作过程中存在些许问题,所以对于此次设计重新设计了电路图。从论文的电路设计,到元件器材的购买,最后到实物的制作完成都遇到了许多问题,但是自己还是坚持下来了。论文完成是也让我真真切切的感受到了什么叫做苦尽甘来,先苦后甜。从购买元件和零件开始快递的丢失,支架的选择与购买都是对我一次次小小的历练,虽然转眼大学即将毕业,但是对于此次论文的完成让我学到了很多。 由于大学四年专业课学的并不是很优秀,很多知识点当时掌握的并不牢,因为那时候的自己一度认为这些学到的东西对将来了发展并无关系,这些所学到的在以后都不会用得到。但是知道拿到此次毕业论文题目才让我明白,我们所学到的全部都能用在生活中,于此同时生活中的一些电子器件并不是开始 的时候想象的那么困难。于是我开始回过头整理自己曾经的所学,对于掌握不牢了地方重新进行了学习。开始的时候我总以为自己的题目很难以至于我都没办法下手不知道如何开始,但是渐渐的当我逐渐研究其中原理的时候才发现一些东西没有想象的那么夸张,没有难的题目与设计,只要用心努力所有的困难都会迎刃而解。虽然仅仅是一次毕业设计,但是其中确实是包含了许多道理。我的指导老师于兵开始的时候就对我们说,大学四年了,我们在大学的四年里学习了什么掌握了什么都可以通过这次设计展现给大家,这也是一次机遇让你展现自己的成绩。的确直到今天我才完整的体会到了老师所说,专业课考试得了多少分只是一部分,只有当你把知识用于制作当中才真正的可以说是自己的知识。本次的毕业设计不单单有论文部分,实物的制作更为重要,也因为实物的制作提高了我的动手能力,让我明白了眼高手低的真正含义。比如要找一块金属片作为电极都不是我开始认为完全没压力很简单的东西,在实际的操做过程中发现要能够有良好的导电性,要易于与导线连接,同时还要方便固定大小也要考虑。虽然最后试验过多种材料后确定用易拉罐的材料作为电极,但是在亲手制作的时候会发现上面有一层漆,需要自己想办法一点点清除。这些一点点的制作固然提升了自己,最真贵的是体会到了什么叫制作后才有发言权。 转眼大学四年已经过期,这次将会是我在作为学生阶段的最后一次作业,也许会是我人生中在学校学习的最后一次机会。整个过程下来自己虽然说认识到自己的许多不足,但是总体上来说还是满意的,那种靠双手得来的幸福感只有自己清楚。这次将会是我在大学的最后一课,幸运的是我并不会对于这次的成绩抱有遗憾,因为我努力了,我坚持了。即将踏入社会这个大舞台,我相信遇到的坎坷将会更多,或许若干年后回想起曾让自己绞尽脑汁的毕业设计只会莞尔一笑,但是对于今天将会是一个出发点,一个展现自我的出发点,加油!6 参考文献1武阳丰.肥胖:必须引起国人重视的流行病J。中华流行病学杂志,2002,23(1):3-42韩旭, 健身. 健美减肥气功M. 清华大学, 1991.3刘志华. 别盲目追求老来瘦J. 养生保健指南, 2013 1: 20-20.4侯曼, 刘静民, 侯少华. 应用生物电阻抗法测定人体体成分的研究进展J. 南京体育学院学报 自然科学版, 2004, 31: 11-15.5任超世. 生物电阻抗测量技术J. 中国医疗器械信息, 2004, 101: 21-25.6 黄贤武, 郑筱霞, 传感器. 传感器原理与应用M. 电子科技大学出版社, 1999.7陶宝棋, 王妮. 电阻应变式传感器J. 南京航空学院. 国防工业出版社, 1993.8王云章, 自动化. 电阻应变式传感器应用技术M. 中国计量出版社, 1991.9李超, 钟艳, 刘好杰. 基于单片机系统的电子秤设计J. 科学与财富, 2012 3: 83-83.10Zhao L, Ma J S, Liu F Y, et al. Pressure Information of Bridges Collection System Based on the IoTJ. Applied Mechanics and Materials, 2013, 246: 291-295.11海芯科技.HX711电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片EB/OL.2013/5/13: /0.12宏晶科技.STC12C5A60S2系列单片机器件手册EB/OL.2013/5/16 :/.13 于志赣, 刘国平, 张旭斌. 液显 LCD1602 模块的应用J. 机电技术, 2009, 3: 010.14 Sarrazin M. Body fat analyzer: U.S. Patent D424,191P. 2000-5-2.15 Deurenberg P, Pieters J J, Hautvast J G. The assessment of the body fat percentage by skinfold thickness measurements in childhood and young adolescenceJ. Br J Nutr, 1990, 632: 293-303.16 Deurenberg P, Weststrate J A, Seidell J C. Body mass index as a measure of body fatness: age-and sex-specific prediction formulasJ. Br J Nutr, 1991, 652: 105-14.致谢 近三个月的毕业设计即将完成,从搜集资料开始到设计电路制作完成,经历了喜悦忧愁烦躁与欣慰,一次次的情感波折直至到今天的论文完成后的小小成就感。就好像一直有个包袱压在你的肩头,而今天你终于丢到包袱投入到毕业的欢庆享受最后的大学时光,那种感觉妙不可言。虽然此时的自己无比开心与满足,但是我不会忘记那些在整个过程中帮助过的人们。在此我要向他们说句谢谢。 首先我要感谢我的知道老师于兵,在开始的时候我苦于找不到相关资料,不知道怎么下手是我的老师于兵耐心的演示怎么查找资料。在选择题目的时候,我对于自己并没有什么信心,也是老师鼓励了我才能让我现在完成这个题目。在写毕业论文的过程中,自己遇到了很多问题,也是老师给予我解答,让我在此过程中方便了许多,所以我要感谢我的老师于兵。其次要感谢我的同学沈刚,在我对于DXP软件的操作他教会了我许多,同时在对于单片机程序方面得到了他许多的提示,一些语法错误也是他帮助我修改过来了,我知道他有自己的论文需要完成,但是能够在百忙之中抽出时间帮助我给了我莫大的欣慰与鼓舞,因此我再次感谢沈刚同学的帮忙与热心。最后我要感谢周围的同学与舍友,在软件操作上的小技巧和论文写作要求什么的他们都给了我莫大的帮助,也许他们只是不经意的回答,但是我清楚正是这些点滴才让我得以完成这次论文。 还有一些人也许并没有给予在论文上直接的帮助,但是他们或多或少的间接帮助了我,我再次再次向所有帮助过我的人真诚的说声:谢谢你们! Digital body fat analyzer Cai Hao Department of Electronic Engineering , Binjiang College of Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044Abstract There are many ways for body fat measurement, this article will use bioelectrical impedance analysis to measure part of human body fat , this method can be extended to other parts of the body. The basic principles of this design is to measure the resistance between the feet and the weight and input other basic known information of human body , realize the measurement of rate of human body. Measurement results will be displayed by the designed single-chip module, and finally the accuracy of the data will be verified by experiments.Keyword:Bioelectrical impedance Measuring two feet between resistance MCU Body weight附录1处理函数程序#includeSTC12C5A60S2.h#includeadc.hfloat WEIGHT80.0;float HEIGHT1.78;float OLD24;float RS;unsigned char sex1;float get_hifsex1return 9.2*RS*WEIGHT*WEIGHT/100000.0*HEIGHT*HEIGHT*HEIGHT*HEIGHT+0.07*OLD-4.1;else ifsex0return 9.2*RS*WEIGHT*WEIGHT/100000.0*HEIGHT*HEIGHT*HEIGHT*HEIGHT+0.03*OLD+0.7;else return 0.0;AD采样函数#ifndef _ADC_H_#define _ADC_H_#define ADC_POWER0x80#define ADC_FLAG0x10#defineADC_START0x08#defineADC_SPEED0x00void ADC_Initvoid;unsigned int GET_ADC_Valuevoid;#endif延时函数void delay1msunsigned char n unsigned char i,k;for;n0;n-fori167;i0;i-fork15;k0;k-; void delay5us unsigned char i;fori9;i0;i-; 主函数#includeSTC12C5A60S2.h#includeweigh.h#includelcd.h#includeadc.h#includedeal.h#includekey.hextern float RS;extern float WEIGHT;void T0_initTMOD0X01;TH00;TL00;ET01;EA1;TR01;void mainlcd_init;ADC_Init;display_string0,0,weight:;display_string12,0,Kg;display_string0,1,P;T0_init;while1deal;void T0_IRQ interrupt 1static unsigned char i0;unsigned long j,k;i+;TH00;TL00;ifi10i0;jrecv_weight;ifj8490000j8490000;j8*j-8490000/21200;display_num7,0,j;WEIGHTfloatj/10;RS10240000/GET_ADC_Value-10000*1000/100000;ifk10*get_h500k0;display_float1,1,k;TR01;液晶显示函数#includeSTC12C5A60S2.h#include#includedelay.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCD_DATA P2sbit LCD_RSP07;sbit LCD_RWP06;sbit LCD_ENP05;voi