单元I，其中一个与压力采集模块2焊接在一块电路板A上并将电路板A置于鞋中，另一个与加速度采集模块3焊接在一块电路板B上并将电路板B固定于腰上，电路板A和电路板B上同时还设有RF天线匹配模块4、电源模块5、JTAG下载及串口模块13、晶振电路接口 14和复位电路15 ;所述的电路板A的长为34.75mm，宽为28.5mm ;所述的电路板B的长为28.075mm,宽为58.4_，从而使得压力采集模块及加速度采集模块受到的电磁干扰最小，采集的数据较为精确。系统的电路原理图如图2?图7所示，采用图2?图7所示的电路组成的步态监测系统，不仅成本低廉，而且系统稳定性好，数据传输速率较高。
[0026]实施例2:基于蓝牙技术的步态监测系统，如图1所示，包括:控制单元1、压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5，所述的控制单元I分别与压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5连接。所述的RF天线匹配模块4中包括Balum匹配电路16和倒F蓝牙天线17，所述的Balum匹配电路16分别与控制单元I和倒F蓝牙天线17连接。所述的压力采集模块2包括压力传感器6和运算放大器7，所述的运算放大器7分别与压力传感器6和控制单元I连接。所述的电源模块5包括蓄电池8和电压转换电路9，所述的电压转换电路9分别与蓄电池8和控制单元I连接。还包括JTAG下载及串口模块13，所述的JTAG下载及串口模块13分别与控制单元I和电压转换电路9连接。
[0027]实施例3:基于蓝牙技术的步态监测系统，如图1所示，包括:控制单元1、压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5，所述的控制单元I分别与压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5连接。所述的RF天线匹配模块4中包括Balum匹配电路16和倒F蓝牙天线17，所述的Balum匹配电路16分别与控制单元I和倒F蓝牙天线17连接。所述的压力采集模块2包括压力传感器6和运算放大器7，所述的运算放大器7分别与压力传感器6和控制单元I连接。所述的电源模块5包括蓄电池8和电压转换电路9，所述的电压转换电路9分别与蓄电池8和控制单元I连接。还包括第一滤波电路10、第二滤波电路11和第三滤波电路12，所述的第一滤波电路10与蓄电池8连接；第二滤波电路11分别与电压转换电路9和第三滤波电路12连接，所述的第三滤波电路12与控制单元I连接。
[0028]实施例4:基于蓝牙技术的步态监测系统，如图1所示，包括:控制单元1、压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5，所述的控制单元I分别与压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5连接。所述的RF天线匹配模块4中包括Balum匹配电路16和倒F蓝牙天线17，所述的Balum匹配电路16分别与控制单元I和倒F蓝牙天线17连接。
[0029]实施例5:基于蓝牙技术的步态监测系统，如图1所示，包括:控制单元1、压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5，所述的控制单元I分别与压力采集模块2、加速度采集模块3、RF天线匹配模块4和电源模块5连接。
[0030]本实用新型的一种实施例的工作原理:
[0031]如图2?图7所示，加速度采集模块3 (可采用芯片MPU6050及其外围电路实现，MPU6050整合了 3轴陀螺仪和3轴加速器)采集加速度，并且可与控制单元I (可采用芯片CC2540实现)通过模拟I2C方式通信；压力采集模块2通过压力传感器6 (FSR)得到模拟的压力数值，再经过运算放大器7放大输入到控制单元I (可采用芯片CC2540实现)的内部AD，实现压力到数值的转换。由控制单元CC2540的25，26引脚引出一对等幅反差的差分信号，经过电容值为18pf的电容C18和C19滤波，将直流分量滤除，并且将交流信号的相位调到同相，RF天线匹配模块4采用倒F蓝牙天线17，同时应用Balum匹配电路16进行阻抗匹配，具体的说，由图2可知，Balum匹配电路16由C23、C20、L5和L6构成，此电路将双端电路转换成两倍单端信号输出，由此达到与倒F蓝牙天线17匹配，经过Balum匹配电路16的信号虽然是单极性，但是输出的阻抗还不是标准的50 Ω，需要再经过C24后才能接到倒F蓝牙天线17。通过RF天线匹配模块4将加速度信号及压力信号传输出去进行处理。CC2540需要2个晶振，分别为32MHz和32.768K，晶振电路接口 14如图2所示，如果不需要休眠，不用太过考虑功耗的问题，则32.768K外部晶振可以省去。CC2540芯片采用标准的CC-Debugger调试接口，与JTAG下载及串口模块13进行连接，从而将程序烧录进控制单元I中；复位电路15可进行电路复位；电源模块5采用蓄电池8(如纽扣电池3v)供电，通过电压转换电路9(如TPS3001)将3v电压上升为3.3v，输出的3.3v通过反馈引脚输入到芯片内部与内部恒压源比较，由此调节pwm波的占空比使电压稳定在3.3v ;其中，可通过第一滤波电路10、第二滤波电路11、第三滤波电路12滤除杂波，输出稳定的电压，给各个模块供电。
【主权项】
1.基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，包括:控制单元(1)、压力采集模块(2)、加速度采集模块(3)、RF天线匹配模块(4)和电源模块(5)，所述的控制单元(I)分别与压力采集模块(2)、加速度采集模块(3)、RF天线匹配模块(4)和电源模块(5)连接。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，所述的RF天线匹配模块(4)中包括Balum匹配电路(16)和倒F蓝牙天线(17)，所述的Balum匹配电路(16)分别与控制单元(I)和倒F蓝牙天线(17)连接。
3.根据权利要求2所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，所述的压力采集模块(2)包括压力传感器(6)和运算放大器(7)，所述的运算放大器(7)分别与压力传感器(6)和控制单元(I)连接。
4.根据权利要求3所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，所述的电源模块(5)包括蓄电池(8)和电压转换电路(9)，所述的电压转换电路(9)分别与蓄电池(8)和控制单元(I)连接。
5.根据权利要求4所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，还包括第一滤波电路(10)、第二滤波电路(11)和第三滤波电路(12)，所述的第一滤波电路(10)与蓄电池(8)连接；第二滤波电路(11)分别与电压转换电路(9)和第三滤波电路(12)连接，所述的第三滤波电路(12 )与控制单元(I)连接。
6.根据权利要求4所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，还包括JTAG下载及串口模块(13)，所述的JTAG下载及串口模块(13 )分别与控制单元(I)和电压转换电路(9)连接。
7.根据权利要求6所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，还包括晶振电路接口( 14)，所述的晶振电路接口( 14)中包括I个或2个晶振，晶振电路接口( 14)与控制单元(I)连接。
8.根据权利要求7所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，还包括复位电路(15 )，所述的复位电路(15 )与控制单元(I)连接。
9.根据权利要求8所述的基于蓝牙技术的步态监测系统，其特征在于，所述的控制单元(I)采用CC2540控制模块；压力采集模块(2)中的运算放大器(7)采用AD8031芯片；加速度采集模块(3)采用MPU6050芯片及其外围电路，所述的MPU6050芯片及其外围电路通过模拟I2C方式与CC2540控制模块进行通信；所述的电源模块(5)中的电压转换电路(9)采用TPS63001DRCR芯片及其外围电路；所述的JTAG下载及串口模块(13)采用MAX232芯片及其外围电路，所述的复位电路(15)采用CAT811T芯片及其外围电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于蓝牙技术的步态监测系统，包括：控制单元(1)、压力采集模块(2)、加速度采集模块(3)、RF天线匹配模块(4)和电源模块(5)，所述的控制单元(1)分别与压力采集模块(2)、加速度采集模块(3)、RF天线匹配模块(4)和电源模块(5)连接。本实用新型通过采用控制单元、压力采集模块、加速度采集模块、RF天线匹配模块和电源模块，尤其是通过采用RF天线匹配模块，从而可以实现与终端设备的无线连接，不仅省去了应用调制解调器进行连接的繁琐步骤，而且节约了成本，适合大规模推广应用。
【IPC分类】A61B5-11
【公开号】CN204562169
【申请号】CN201520168184
【发明人】刘志刚, 欧阳润宇, 赵嘉均
【申请人】东北大学秦皇岛分校
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月24日