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2020年TI杯大學生電子設計大賽 無線運動傳感器節點 作品開源( PCB、設備/服務器工程、檔案、測驗視頻、設計報告)

2020-10-20 15:10:55 後端開發

簡介

作者博客主頁:
https://blog.csdn.net/weixin_44578655

該檔案及相關資料系博主參加2020年TI杯大學生電子設計大賽的作品,關聯博客:
https://blog.csdn.net/weixin_44578655/article/details/109020022

資料鏈接(百度網盤):
鏈接:https://pan.baidu.com/s/1WnXZ1bDB-cs1LRwfiP6rYg
提取碼:iqek

目錄:
在這里插入圖片描述

原理圖、PCB

PCB是使用立創EDA繪制的,檔案夾中的AD檔案是從立創EDA匯出的
匯出后邊框和字符可能會有點問題,
在這里插入圖片描述

推薦使用立創EDA!
由于編輯檔案時,立創EDA的工程還未發布:
可以過段時間查看我的LCEDA開源首頁:
https://oshwhub.com/doee

  • ADS1292R心電采集模塊
  • STM32F103C8T6最小系統模塊
  • LMT70模塊

板子三部分通過跳線帽連接作為一體使用,也可以掰開單獨使用.

單片機的晶振使用的是8M有源晶振,另外晶振可以不用焊,程式默認使用的是內部晶振,

把LMT70的焊盤擴大了,好焊一些,但不知道測溫手觸摸到焊盤會不會有影響,

為了元器件布局緊湊些,沒有留元件字符標號,

服務器端工程原始碼:

服務器端編譯環境為VS2019,語言為C#
如果是初次接觸上位機撰寫,給大家推薦一個基礎入門的上位機設計教程:
https://www.cnblogs.com/liaocheng/p/9144317.html

服務器端工程的壓縮包包含多個工程:
在這里插入圖片描述

最終使用的是上圖箭頭指向的版本,
在這里插入圖片描述

在上圖的目錄下,有工程生成的exe檔案,可以直接運行

由于時間關系,該版本不完善,切換wifi和藍牙模式時,需要關掉重新打開再切換,

藍牙映射出的串口默認波特率為115200
windows下如何更改藍牙虛擬串口的引數,詳見:

https://blog.csdn.net/px_528/article/details/70782059
TCP模式下的IP地址需要在原始碼中更改,所以如果不打算參考原始碼的話,這個服務器端的軟體是沒法直接使用的(比賽時間緊張,很多細節無法完善)

設備端各模塊

設備端的原始碼我盡量注釋,代碼結構盡量弄清晰一些,也就比賽完這段時間有心情去整理了,

設備端原始碼檔案結構

在這里插入圖片描述

系統框圖:

在這里插入圖片描述

軟體框架:

在這里插入圖片描述

這是在報告里寫的,為了高大上一點,就稱作“任務”了,不要被誤導,并不是多任務!

系統所有模塊均運行在main函式的大回圈中,通過軟體定時,實作各個模塊的定時回圈運行,
軟體定時方法,以按鍵掃描舉例:

	if(sys_tick - key_tick >= 10)	
	{
		key_tick = sys_tick;
		//按鍵掃描、處理等等
	}

其中sys_tick是全域變數,每1ms會自增1(通過1ms的定時器中斷精確計數),用于系統運行計時(一般稱為系統時基),有了它可以方便實作軟體定時,
上述代碼實作的效果是,每10ms,if判斷就成立一次,放在大回圈里就可以實作10ms的定時,每10ms掃描一次,可以免去按鍵消抖,同時降低系統運行開銷,
每個模塊的作業基本都采用這種方式實作軟體定時執行,方便設定定時周期,

在這里插入圖片描述

關于ADS1292模塊

連接線序
VIN—3.3V~5V
3V3—3.3V
GND—GND
DRDY—PA8
CS—PB12
CLK—PB13
DOUT—PB14
SDIN—PB15

其中“3V3”引腳專門為ADS1292模塊的數字部分供電,減少對模擬部分的干擾,
提供兩種選擇:

  1. 使用外部的3.3V,也就是3V3引腳要接外部的3.3V,同時按圖示使用跳線帽將兩框選引腳短接,
    在這里插入圖片描述

  2. 使用系統內部穩壓出來的3.3V,這時候3V3引腳可以不接,需要按下圖接跳線帽,

在這里插入圖片描述

心電電極貼片的位置
購買下圖這種導聯線的話:

在這里插入圖片描述

根據顏色,按下圖方式連接,測出的心電波形才是正確的,
在這里插入圖片描述

關于陀螺儀模塊

陀螺儀模塊部分我使用的是一個冷門的模塊,這個應用只用到pitch軸,因此使用普通的MPU6050就可以,

陀螺儀模塊綁在腿上,實作步數測量,詳細內容參見設計報告,
在這里插入圖片描述

關于藍牙模塊和上位機

藍牙模塊使用HC05

由于系統最初是使用藍牙上位機的,因此工程中保留了藍牙資料發送部分,
在這里插入圖片描述

配套的藍牙除錯上位機為:

在這里插入圖片描述

相當好用的一款上位機,在應用市場可以搜索到,界面控制元件可以二次開發,這次電賽有好多做A題的組別都是直接使用的這款上位機,可以說這個APP作者拯救了一大波參加電賽的,

關于LMT70

LMT70可以通過IO口供電,這是手冊推薦的,
使用stm32自帶的12位ADC,加入均值濾波后資料挺穩的,

關于esp8266

模塊的具體型號為esp8266-01s,初始化部分主要為AT指令配置wifi和服務器等,
在這里插入圖片描述

esp8266是后期改的,由于板子上原來沒有留介面,就只能用藍牙的介面了,兩個模塊的供電電壓不太一樣(藍牙:3.6-6,esp8266:3.3V),因此加了一塊洞洞轉接板,板上有穩壓模塊(不能用AMS1117,由于系統供電是鋰電池3.7-4.2V,而1117要求壓差比較大,必須使用低壓差LDO才可以正常輸出3.3V,這里使用的是TPS73233DBVR)
在這里插入圖片描述

關于螢屏

鏈接:
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-22419023648.11.103e497cFxRZgy&id=526022333035
在這里插入圖片描述

選“老款不帶片選CS”

這種SPI驅動的LCD重繪速度還可以,至少心電波形的實時顯示還是可以滿足的,

店家提供stm32部分的原始碼,設計PCB的時候也是按照螢屏例程中的引腳定義來的(使用硬體SPI),

設備外殼

外殼使用solidworks繪制,材質:亞克力、銅柱,設備:雕刻機、手,
最后一天時間比較急,手殘把螢屏的安裝孔畫錯了,也能湊合裝,
在這里插入圖片描述

設計報告

設計報告我們抽出整整一天來寫的,真實反映了作品內容,報告上的相關方案也是實際采用的方案,

word版本的設計報告包含了Fir濾波器理論計算部分(pdf版本是最終提交的版本不含這部分),隊友這塊的理論分析寫的超認真,但由于最后超頁數了,提交之前被我一刀砍了,

制作成本

ADS1292R:30rmb左右一片
stm32f103c8t6: 10rmb
LMT70:10(不好焊) (自己做就別用這個玩意兒啦,換成NTC也可以)
其他元件<30rmb
螢屏:加郵費46
鋰電池+充電模塊等:< 15rmb (3.7V小電池就行)
藍牙/WIFI模塊:<15rmb
陀螺儀模塊:如果使用MPU6050的話,5rmb就可以買到
導聯線:加郵費30
心電電極:20
總共200rmb左右,相比電賽期間某寶動輒300+的單獨心電模塊真是智者見智了,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/182277.html

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