智能体重仪方案书解读.doc

智能体重仪设计方案书 一．背景 电子体重秤是一种智能型体重测量仪器，与传统指针式体重计相比，具有测量精度高、可锁定显示、读数方便等优点。其主要应用于体质健康测试中人体体重数据的测量，面向体育、医卫、劳动、学校等单位开展全民健身活动使用，是学生体质健康测试必备仪器之一。 现在市场上大部分电子体重秤主要有以下几种，一种是功能仅限于称体重并且显示体重读数的电子体重秤，另一种不仅能测量体重还能测量身体的脂肪率、肌肉率、内脏脂肪、基础代谢、水分率、蛋白质、骨量、BMI等身体数据。大部分后一种电子体重秤还能将测得的数据无线传输到手机中，然后利用APP进行数据分析并给出直观的各项身体数据变化趋势图。 而经过讨论，我们本次准备设计一个和后一种类似的可检测身体健康状况的智能体重仪，功能基本和市场上已有的电子体重秤类似。 二．总体目标 当被测者站在智能体重仪上时，体重仪显示屏显示被测者的当前体重和身高，同时体重仪还能精准测量身体体质数据，再将这些测得的数据无线传输到手机APP中，被测者在使用APP时先将年龄、性别、腰围、胸围、臀围、腿围等个人信息输入进去，APP结合这些数据分析被测者的健康状况，并且显示健康状况趋势分析图表，并且给出被测者合理的健康管理建议。 三．功能、技术参数的制定与分析 1.体重显示功能 当被测者站在体重仪上，其重量传递到称重传感器上，传感器产生相应的电信号，此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由A/D转换器转换成数字信号送到单片机中，单片机根据程序进行运算，运算结果送到显示器显示出来。 身高显示功能 当被测者头顶上方顶着挡板站在体重仪上，体重仪上的测距传感器能测出被测者相应的身高，单片机再通过显示屏将身高数据显示出来。 体质测试功能 通过BIA生物电阻抗法分析被测者的体质，可以测出人体相应的阻抗，根据测出的阻抗可以算出脂肪率、肌肉率、内脏脂肪、基础代谢、水分率、蛋白质、骨量、BMI等体质数据。BIA 法以统计学为工具，通过研究人体相应部位的不同频率的阻抗值与一些人体成分参数的相关性，结合人体体重、年龄、性别等基本参数，建立相应阻抗与相应人体成分的经验公式，并通过已知人体成分推算未知人体成分。主要通过给电极施加安全电流作用在人体上，然后又通过电极检测人体相应部位的电压，经过数据采集、计算得到人体相应阻抗值，然后传给上位机完成人体成分计算。（全身体脂数据的测量准确的条件应当是令实验电流尽可能的通过人体的最大路径，因为电流走短不走长，所以测量体脂时，电极应分别位于手和脚。） 具体的阻抗与人体成分之间的计算公式如下： 身体水分总量TBW TBW=1.396+(0.597*身高（cm)*身高/阻抗（欧姆））+0.099*体重（kg)-0.009*年龄 体脂肪BF多元线性逐步回归和方差分析方法 BF=0.846*体重（kg)-0.185*身高*身高（cm)/阻抗（欧姆）-2.361*性别（男1女0）-24.977 身高质量指数BMI：体重/（身高*身高（米）） 理想体重：22*身高（米）*身高（米）或身高（cm)-105 脂肪含量：（1.2*BMI)+（0.23*年龄）-（10.8*性别）-5.4 数值范围 4%--60% 性别数值：男性为1，女性为0 数据无线传输功能 体重仪获取的体重等身体数据通过蓝牙或WIFI无线模块传送到手机APP中。 自动开机功能 当被测者站上体重仪时，体重仪检测到振动信号，立即触发体重仪自动开机，并且进入称重模式。 自动休眠校零功能 当被测者离开体重仪时，单片机检测到体重为零时，体重仪自动进入关机状态，且对体重仪进行自动校零。 匹配手机APP数据分析功能 体重仪检测到的身体各项数据无线传输到手机APP中之后，APP对这些数据进行分析，并且与之前测得的身体数据进行比较，得出被测者的各项身体数据变化趋势图表，并且对被测者给出合理的健康管理建议。 8.量程/分度值 量程：10-100kg 分度值：0.1kg 四．总体控制系统方案设计 当被测者站在体重仪上时，其重量传递到称重传感器上，传感器产生相应的电信号，此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由A/D转换器转换成数字信号送到单片机中，单片机根据程序进行运算，运算结果送到显示器显示出来；同时利用测距模块测量被测者身高，并通过体重仪上的显示屏显示出来并将身高数据无线传输至手机APP中；人体阻抗测量电路通过电极施加安全电流作用在人体上，然后又通过电极检测人体相应部位的电压，经过数据采集、计算得到人体相应阻抗值，然后无线传输给APP完成人体成分计算；所有体质分析仪获取的身高、体重、脂肪率、肌肉率等身体数据通过蓝牙或WIFI无线模块传送到手机APP中。 控制系统总体框图如下图1所示。 图1 控制系统总体框图 五．关键部件的选型