一种头位传感器电路

1.本实用新型属于医学器材技术领域，更具体地，涉及一种头位传感器电路。


背景技术：

2.眼科等手术后常需要患者头部保持特定的位置，如眼底手术后注入硅油或是气体等低密度流体，需要低头顶压视网膜防止其流出或逸散，又如视网膜手术后，患者必须尽量保证头部位置固定以免影响裂孔愈合。这导致如何监测患者的头部状态成为一种迫切需求，医学研究者需要科学的为患者制定康复计划，每天头部运动时间具体应限制在多少分钟，而不仅是“尽量少”这样宽泛的描述。
3.作为用于医学领域对患者头部位置监测的传感电路结构，对该电路结构的稳定性与集成度要求比较高，必须满足使终端接收的数据较为稳定，同时尽可能减小整个电路所占空间的体积，同时，该电路还需要具有能够长时间工作的能力，这就对电路的低功耗性达到了很高的要求，现有技术中并没有能够同时实现上述功能的传感电路结构。现有技术中，常采用的检测头位的传感器电路一般需要水平仪等大体积模块的电路配置，功耗较大、成本较高且体积较大，不利于便携使用。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷和改进需求，本实用新型提供了一种头位传感器电路，其目的在于降低头部位置传感器电路结构的功耗及体积，同时提升集成度。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种头位传感器电路，包括stm32单片机、adxl345芯片传感器、无线通讯模块、电源、第一电源转化模块及第二电源转化模块；所述adxl345芯片传感器包括sclk端口及sdio端口；
6.所述电源分别连接于第一电源转化模块和第二电源转化模块，所述第一电源转化模块连接于stm32单片机的vcc3v3端口，所述stm32单片机的两个io口分别与所述sclk端口及sdio端口通讯连接，所述第二电源转化模块连接于无线通讯模块，所述无线通讯模块与stm32单片机通讯连接。
7.进一步地，所述无线通讯模块采用pw02芯片，所述pw02芯片包括p05rx、p03en、p01tx及rst端口，所述p05rx、p03en、p01tx及rst端口分别与stm32单片机的bt-tx、bt-en、bt-rx及bt-rst端口通讯连接。
8.进一步地，所述电源包括锂电池和tp4065芯片，所述锂电池及tp4065芯片均包括vbat端口，锂电池的vbat端口与所述tp4065芯片的vbat端口通讯连接。
9.进一步地，所述第一电源转化模块采用me6211芯片，所述me6211芯片包括vbat端口及vout端口，所述me6211芯片的vbat端口与所述锂电池的vbat端口通讯连接，所述me6211芯片的vout端口通过两个滤波电容后，与所述stm32单片机的vcc3v3端口通讯连接。
10.进一步地，所述第二电源转化模块采用lp2992芯片，所述lp2992芯片包括in端口、on-off-n端口及out端口；所述lp2992芯片的in端口及on-off-n端口分别通过两个滤波电
容与所述锂电池的vbat端口通讯连接，所述lp2992芯片的out端口与所述pw02芯片的bat端口通讯连接。
11.进一步地，所述stm32单片机的两个io口分别为pb10端口及pb11端口，所述pb10端口与所述adxl345芯片传感器的sclk端口连接，所述pb11端口与所述adxl345芯片传感器的sdio端口连接。
12.进一步地，所述adxl345芯片传感器还包括vdd、vs及cs端口，所述vdd、vs及cs端口均与所述stm32单片机的vcc3v3端口连接。
13.进一步地，所述me6211芯片的out端口输出的电压为3.3v。
14.进一步地，所述lp2992芯片的out端口输出的电压为3.3v。
15.进一步地，所述stm32单片机采用stm32f103c8t6芯片。
16.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
17.(1)本实用新型的头位传感电路，使用stm32芯片对整个电路进行串联，集成度较高，使用adxl345传感芯片对头部位置进行检测，具有监测精度高，体积较小的特点。并且整个电路结构简单，只有一条电通路，功耗低。
18.(2)本实用新型的头位传感电路，使用pw02蓝牙芯片进行终端传输，使电路能够与外部终端进行交互，满足工作时功耗很低的特点，进一步降低了整个电路的功耗，使用tp4065芯片对锂电池充电，使用me6211芯片及lp2992芯片构成工作电源，使整个电路的供电保持稳定并能够长时间进行工作。
19.总而言之，本实用新型的头部位置传感器电路具有体积小巧，集成度高，功耗较低，远程监控，保证长时间稳定工作的优点。同时，本电路可以与外部设备进行数据传送，便于更好地整合数据并分析结果。
附图说明
20.图1为本实用新型的头位传感器电路的结构框图。
21.图2为单片机采用stm32芯片的电路结构图。
22.图3为加速度传感器采用adxl345芯片的电路结构图。
23.图4为锂电池与tp4065芯片的电路结构图。
24.图5为第一电源转化模块采用me6211芯片的电路结构图。
25.图6为第二电源转化模块采用lp2992芯片与无线通讯模块采用pw02芯片之间的电路结构图。
具体实施方式
26.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.在本实用新型中，本实用新型及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
28.如图1所示，本实用新型的头位传感器电路，模块上，主要包括：单片机、加速度传
感器、无线通讯模块、电源、第一电源转化模块及第二电源转化模块；其中，电源分别连接于第一电源转化模块和第二电源转化模块；第一电源转化模块连接于单片机，单片机与加速度传感器连接；第二电源转化模块连接于无线通讯模块，无线通讯模块与单片机连接。
29.加速度传感器用于检测头部正位的角度变化，该角度变化包括相对于头部正位的左、右、上、下、前、后偏移量；
30.单片机用于将加速度传感器检测到的角度变化数据转换成文本信息传递至无线通讯模块，同时还用于为加速度传感器提供时钟及供电；
31.无线通讯模块用于将该文本信息通过无线实时传输到外部终端(如手机app)上，本实施例中，无线通讯模块为蓝牙芯片。
32.第一电源转化模块用于将电源的220v市电转换为单片机的工作电压；
33.第二电源转化模块用于将电源的220v市电转换为无线通讯模块的工作电压。
34.具体地，单片机采用stm32芯片，加速度传感器采用adxl345芯片，电源采用tp4065芯片，第一电源转化模块采用me6211芯片，本实施例中，采用me6211-3.3v芯片，第二电源转化模块采用lp2991，无线通讯模块采用pw02最小蓝牙芯片，具有低功耗的特性。
35.具体的，如图2所示，单片机采用stm32芯片，stm32芯片的两个i/o口分别与加速度传感器adxl345芯片的sclk端口及sdio端口连接相连，分别用来传递单片机的控制指令至加速度传感器，及将加速度传感器采集的角度变化数据传递至单片机。
36.本实施例中，采用stm32f103c8t6芯片，内核是arm cortex-m，其flash64kb。其具体连接方式为：stm32的vbat、vdd-1、vdd-2、vdd-3和vdda引脚分别连接至vcc3v3，vssa、vss-1、vss-2、vss-3引脚直接接在gnd上，nrst引脚与直流降噪电阻r2和滤波电容c2并联连接分别接在vcc3v3和gnd处，boot0引脚与直流降噪电阻r4串联再接在gnd上，swclk和swio引脚分别与直流降噪电阻r3和r6串联后接在4*1排针的2和3号引脚上。单片机的两个i/o口分别为pb10端口及pb11端口，其中，pb10端口连接加速度传感器adxl345芯片的sclk端口，用于传递单片机的时钟指令至加速度传感器，pb11端口连接加速度传感器adxl345芯片的sdio端口，用于将加速度传感器采集的角度变化数据传递至单片机。
37.其工作原理为：通过stm32芯片的两i/o口与adxl345进行数据的传输与控制，同时利用单片机的rxd、txd、pa11及pa8四个引脚与蓝牙芯片进行连接与控制，利用swclk和swio端口与外部串口进行连接，进行程序的烧录并利用nrst进行低电平的复位。
38.如图3所示，加速度传感器采用adxl345芯片，用于对头部位置进行检测与数据的收集。具体电路连接方式为：adxl345芯片的vdd和vs端口与单片机的vcc3v3端口电连接，gnd端口与地连接，sclk端口、sdio端口分别与单片机的pb10、pb11端口并联，用于和stm32数据之间的交互，同时再分别与直流降噪电阻r16、r17连接再与单片机的vcc3v3端口相连接，其sdo端口与直流降噪电阻r18连接后接地，cs端口与直流降噪电阻r19连接后与vcc3v3相连。
39.其工作原理为：加速度传感器采用adxl345芯片通过sclk端口、sdio端口分别与单片机的pb10和pb11两个端口相交互，从stm32中获得所需的程序之后经过数据的测试，再将数据交递给stm32，adxl345芯片的电源由vcc3v3端口所供给。
40.如图4、图5所示，电源包括锂电池和tp4065芯片，tp4065芯片用于将220v市电给锂电池充电，第一电源转化模块采用me6211芯片，具体连接方式为：锂电池的vbat端口连接到
tp4065芯片的vbat端口，用于给锂电池充电；tp4065芯片的bat端口与电容c18相连，prog端口与直流降噪电阻r9相连共同连在gnd端口上再共同接地，外部充电插口vusb端口与直流降噪电阻r8连接后再与tp4065芯片的vcc端口相连，同时外部充电插口vusb端口与直流降噪电阻r7相连接后再与tp4065芯片的led连接到chrg端口上，并且与电容c17相连接到地上。
41.me6211芯片的vbat端口与锂电池的vbat端口连接，me6211芯片通过vbat端口输入电压后与滤波电容c7和c5并联，其中，滤波电容c7和c5构成滤波电路；电压端接在vin和ce端口上，另一端gnd接地连在me6211芯片的vss端口上，经过转化后，在me6211芯片的nc端口和外接滤波电容c15串联后，vout端口和滤波电容c6和c10并联滤波后，接在单片机vcc3v3端口上。
42.其工作原理为：锂电池通过外界电源充电，在电容的调制和tp4065芯片的转化中，将外接的电源稳定的传输到锂电池中进行储备，而锂电池所输出的电源需要经过me6211芯片进行稳压，通过相应的电容滤波，最终形成稳定的3.3v电压供给单片机和无线通讯模块。
43.如图6所示，第二电源转化模块和低功耗蓝牙电路分别使用lp2992芯片和pw02芯片，具体构成方式为：从锂电池vbat端口输出的电压经过滤波电容c1和c8并联滤波后，分为两条支路分别输入至lp2992芯片的in和on-off-n端口处，lp2992芯片的byp端口与滤波电容c11连接后接在地上，gnd端口直接接地；lp2992芯片的输出电压从out端口输出后，为两条支路，一条与滤波电容c9连接后接到地上，另一条接在pw02芯片的bat端口。
44.pw02芯片的gnd端口接地，p05rx、p03en、p01tx及rst端口分别与单片机的bt-tx、bt-en、bt-rx及bt-rst端口相连接，即单片上的bt-tx端口与pw02芯片的p05rx端口通讯连接，用于单片机接收无线通讯模块反馈回的指令信息，如反馈无线通讯模块是否接收到相应的信号；
45.单片上的bt-rx端口与pw02芯片的p01tx端口通讯连接，用于将单片机从加速度传感器adxl345芯片处接收到头部角度信息转化为文本信息后，输出至pw02芯片的p01tx端口；
46.单片上的bt-en端口与pw02芯片的p03en端口通讯连接，用于控制pw02芯片的工作状态，比如自动工作状态、at状态。
47.单片上的bt-rst端口与pw02芯片的rst端口通讯连接，用于通过单片机的信号控制pw02芯片复位。其中，单片机的四个网络端口bt-tx、bt-en、bt-rx及bt-rst分别对应单片机上的txd引脚、rxd引脚、pa8引脚及pa11引脚。
48.其工作原理为：从锂电池的电源通过滤波整流后输入至lp2992芯片中，输出稳定的3.3v电压供给pw02芯片，而pw02芯片的p05rx端口和p01tx端口与stm32相连接，将从adxl345芯片上所得到的数据再次传送至pw02芯片，并经过复位与匹配等需求，对pw02芯片进行对外部设备与内部电路的适配，最终通过pw02这款小体积、低功耗芯片作为蓝牙来与外部终端进行交互。
49.本实用新型的头位传感电路，使用stm32芯片对整个电路进行串联，整个结构只有一条电通路，集成度较高，使用adxl345传感芯片对头部位置进行检测，具有监测精度高，体积较小的特点，使用pw02蓝牙芯片进行终端传输，使电路能够与外部终端进行交互，并且满足工作时功耗很低的特点，使用tp4065芯片对锂电池充电，使用me6211芯片及lp2992芯片
构成工作电源，使整个电路的供电保持稳定并能够长时间进行工作。
50.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。