2020年TI杯电子设计大赛 A题 无线运动传感器节点设计 - 嘉立创EDA开源硬件平台

** 更新：晶振需要焊，8M有源 ** ## 简介 作者博客主页： [https://blog.csdn.net/weixin_44578655](https://blog.csdn.net/weixin_44578655) 该文档及相关资料系博主参加2020年TI杯大学生电子设计大赛的作品，关联博客： [https://blog.csdn.net/weixin_44578655/article/details/109020022](https://blog.csdn.net/weixin_44578655/article/details/109020022) 资料链接（百度网盘）： 链接：https://pan.baidu.com/s/1WnXZ1bDB-cs1LRwfiP6rYg 提取码：iqek 实物图：   开源资料压缩包内容：  ## 原理图、PCB PCB是使用立创EDA绘制的，文件夹中的AD文件是从立创EDA导出的 导出后边框和字符可能会有点问题。  **推荐使用立创EDA！** 由于编辑文档时，立创EDA的工程还未发布： 可以过段时间查看我的LCEDA开源首页： [https://oshwhub.com/doee](https://oshwhub.com/doee) * ADS1292R心电采集模块 * STM32F103C8T6最小系统模块 * LMT70模块 板子三部分通过跳线帽连接作为一体使用，也可以掰开单独使用. 单片机的晶振使用的是8M有源晶振 把LMT70的焊盘扩大了，好焊一些，但不知道测温手触摸到焊盘会不会有影响。 为了元器件布局紧凑些，没有留元件字符标号。 ## 服务器端工程源码： 服务器端编译环境为VS2019，语言为C# 如果是初次接触上位机编写，给大家推荐一个基础入门的上位机设计教程： [https://www.cnblogs.com/liaocheng/p/9144317.html](https://www.cnblogs.com/liaocheng/p/9144317.html) 服务器端工程的压缩包包含多个工程：  最终使用的是上图箭头指向的版本。  在上图的目录下，有工程生成的exe文件，可以直接运行 由于时间关系，该版本不完善，切换wifi和蓝牙模式时，需要关掉重新打开再切换。 蓝牙映射出的串口默认波特率为115200 windows下如何更改蓝牙虚拟串口的参数，详见： [https://blog.csdn.net/px_528/article/details/70782059](https://blog.csdn.net/px_528/article/details/70782059) TCP模式下的IP地址需要在源码中更改，所以如果不打算参考源码的话，这个服务器端的软件是没法直接使用的（比赛时间紧张，很多细节无法完善） ## 设备端各模块 设备端的源码我尽量注释，代码结构尽量弄清晰一些，也就比赛完这段时间有心情去整理了。 设备端源码文档结构  ### 系统框图：  ### 软件框架：  这是在报告里写的，为了高大上一点，就称作“任务”了，不要被误导，并不是多任务！ 系统所有模块均运行在main函数的大循环中，通过软件定时，实现各个模块的定时循环运行。 软件定时方法，以按键扫描举例： if\(sys\_tick \- key\_tick \>= 10\) { key\_tick = sys\_tick; //按键扫描、处理等等 } 其中sys_tick是全局变量，每1ms会自增1（通过1ms的定时器中断精确计数），用于系统运行计时（一般称为系统时基），有了它可以方便实现软件定时。 上述代码实现的效果是，每10ms，if判断就成立一次，放在大循环里就可以实现10ms的定时，每10ms扫描一次，可以免去按键消抖，同时降低系统运行开销。 每个模块的工作基本都采用这种方式实现软件定时执行，方便设定定时周期。  ### 关于ADS1292模块 连接线序 VIN---3.3V~5V 3V3---3.3V GND---GND DRDY---PA8 CS---PB12 CLK---PB13 DOUT---PB14 SDIN---PB15 其中“3V3”引脚专门为ADS1292模块的数字部分供电，减少对模拟部分的干扰。 提供两种选择： 1. 使用外部的3.3V，也就是3V3引脚要接外部的3.3V，同时按图示使用跳线帽将两框选引脚短接。  2. 使用系统内部稳压出来的3.3V，这时候3V3引脚可以不接，需要按下图接跳线帽。  心电电极贴片的位置 购买下图这种导联线的话：  根据颜色，按下图方式连接，测出的心电波形才是正确的。  ### 关于陀螺仪模块 陀螺仪模块部分我使用的是一个冷门的模块，这个应用只用到pitch轴，因此使用普通的MPU6050就可以。 陀螺仪模块绑在腿上，实现步数测量，详细内容参见设计报告。  ### 关于蓝牙模块和上位机 蓝牙模块使用HC05 由于系统最初是使用蓝牙上位机的，因此工程中保留了蓝牙数据发送部分。  配套的蓝牙调试上位机为：  相当好用的一款上位机，在应用市场可以搜索到，界面控件可以二次开发，这次电赛有好多做A题的组别都是直接使用的这款上位机，可以说这个APP作者拯救了一大波参加电赛的。 ### 关于LMT70 LMT70可以通过IO口供电，这是手册推荐的。 使用stm32自带的12位ADC，加入均值滤波后数据挺稳的。 ### 关于esp8266 模块的具体型号为esp8266-01s，初始化部分主要为AT指令配置wifi和服务器等。  esp8266是后期改的，由于板子上原来没有留接口，就只能用蓝牙的接口了，两个模块的供电电压不太一样（蓝牙：3.6-6，esp8266：3.3V），因此加了一块洞洞转接板，板上有稳压模块（不能用AMS1117，由于系统供电是锂电池3.7-4.2V，而1117要求压差比较大，必须使用低压差LDO才可以正常输出3.3V，这里使用的是TPS73233DBVR）  ### 关于屏幕 链接： [https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-22419023648.11.103e497cFxRZgy&id=526022333035](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-22419023648.11.103e497cFxRZgy&id=526022333035)  选“老款不带片选CS” 这种SPI驱动的LCD刷新速度还可以，至少心电波形的实时显示还是可以满足的。 店家提供stm32部分的源码，设计PCB的时候也是按照屏幕例程中的引脚定义来的（使用硬件SPI）。 ## 设备外壳 外壳使用solidworks绘制，材质：亚克力、铜柱，设备：雕刻机、手。 最后一天时间比较急，手残把屏幕的安装孔画错了，也能凑合装。  ## 设计报告 设计报告我们抽出整整一天来写的，真实反映了作品内容，报告上的相关方案也是实际采用的方案。 word版本的设计报告包含了Fir滤波器理论计算部分（pdf版本是最终提交的版本不含这部分）。队友这块的理论分析写的超认真，但由于最后超页数了，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）~~ （自己做就别用这个玩意儿啦，换成NTC也可以） 其他元件<30rmb 屏幕：加邮费46 锂电池+充电模块等：< 15rmb (3.7V小电池就行) 蓝牙/WIFI模块：<15rmb 陀螺仪模块：如果使用MPU6050的话，5rmb就可以买到 导联线：加邮费30 心电电极：20 总共200rmb左右，相比电赛期间某宝动辄300+的单独心电模块真是智者见智了。