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人体运动加速度信息无线获取系统的设计与应用研究的中期报告

一、设计目的

本文所述的人体运动加速度信息无线获取系统的设计旨在通过无线传输方式获取人体运动加速度信息，以达到监测、分析、评估人体运动状态与运动能力的目的，为运动训练及医学康复等领域提供技术支持和数据支持。

二、设计方案

（一）硬件系统部分

人体运动加速度信息无线获取系统硬件系统部分主要包括加速度传感器、无线传输模块和单片机等。

1、加速度传感器

选择MMA8451Q型三轴数字加速度传感器作为本系统的运动信号采集器，其主要技术指标如下：

精度：±2g/±4g/±8g

输出数据速率：800Hz

测量范围：±2g/±4g/±8g

接口：I2C

2、无线传输模块

使用nRF24L01型无线传输模块来实现加速度信号的无线传输，其主要技术指标如下：

工作频率：2.4GHz

数据传输率：低速模式250kbps、高速模式2Mbps

传输距离：室内约10~30米、室外最远可达100米

3、单片机

选择STM32F103ZET6型单片机作为本系统的中央处理器，其主要技术指标如下：

处理器核心：ARMCortex-M3

主频：72MHz

内存：512KBFlash+64KBSRAM

接口：UART、I2C、SPI、USB等

（二）软件系统部分

人体运动加速度信息无线获取系统软件系统部分主要包括嵌入式软件和上位机软件。

1、嵌入式软件

使用KeilMDK软件开发，主要功能分为数据采集和无线传输两个模块。

（1）数据采集模块

通过STM32F103ZET6单片机与MMA8451Q型加速度传感器的I2C接口进行通信，实现对加速度信号的采集。

（2）无线传输模块

通过STM32F103ZET6单片机与nRF24L01型无线传输模块的SPI接口进行通信，实现加速度信号的无线传输。

2、上位机软件

使用LabVIEW软件开发，主要功能包括无线信号接收和数据分析两个模块。

（1）无线信号接收模块

通过nRF24L01型无线传输模块与STM32F103ZET6单片机进行通信，接收加速度信号。

（2）数据分析模块

将接收到的加速度信号转换为运动状态、运动能力等评价指标，并进行数据分析、图形化显示等处理。

三、应用研究

本系统已在科研中心的巨大牛仔酒店JockeysRidgeStatePark游泳池和反重力室中进行了应用研究，主要研究对象为健康人和患有肌肉系统疾病的患者。

通过本系统的加速度信号采集与数据处理，监测了对象的运动状态和运动能力，并进行了数据分析和图形化显示，为科学训练和医学康复提供了重要的数据支持。