Desarrollo y diseño de programas de báscula

2020-07-30 19:02:25 fandoukeji

Los tipos de escalas se pueden dividir en: escalas electrónicas, escalas mecánicas (escalas de puntero). La báscula también se puede dividir en una báscula con una barra de altura y una balanza sin una barra de altura. También hay una báscula de grasa corporal, que es una especie de báscula electrónica. Además de medir el peso corporal, también puede medir la grasa, las calorías, los huesos y la humedad.


Una báscula puede pesar con precisión el peso de una persona y, a través de los cambios diarios de peso, reflejar la situación de control de peso durante un cierto período de tiempo. La escala de altura y peso utiliza tecnología ultrasónica para medir la altura (tipo no táctil); los sensores de precisión miden el peso, que puede mostrar simultáneamente los resultados de altura y peso. Las escalas de altura y peso tradicionales solo pueden medir el peso o la altura, y tienen una sola función. En base a esta consideración, hemos diseñado una interesante escala de altura y peso del cuerpo humano, que puede usar 5 luces LED para indicar la gordura y delgadez del cuerpo, lo que aumenta el interés de la altura y la escala de peso. Y practicidad.


1. Interesante estructura de altura y peso

La interesante escala de altura y peso del cuerpo humano está diseñada con un sensor de presión y un sensor ultrasónico, y su diagrama de estructura se muestra en la Figura 1.


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Las básculas de altura y peso interesantes del cuerpo humano incluyen: base de báscula, módulo de sensor de presión, poste de báscula, módulo de sensor ultrasónico, sistema mínimo de un solo chip, cinco luces indicadoras, fuente de alimentación, botón de selección de género, etc. El poste de la báscula se fija verticalmente en la base de la báscula, el módulo del sensor de presión y la fuente de alimentación se instalan dentro de la base de la báscula, el botón de selección de género se instala en el costado del poste de la báscula, el módulo del sensor ultrasónico se fija en la parte superior del poste de la báscula, el módulo del sensor de presión y Todas las señales de voltaje emitidas por el módulo de sensor ultrasónico se envían al sistema mínimo de un solo chip, y el sistema mínimo de un solo chip envía los resultados del procesamiento a cinco luces indicadoras para su visualización.


2. Diseño de circuito de báscula de altura y peso.

La programación de microordenador de un solo chip es simple, de bajo costo y tiene una amplia gama de aplicaciones en muchos campos de control. El circuito de sistema más pequeño del microordenador de un solo chip incluye el microordenador de un solo chip, el circuito del oscilador de cristal que proporciona el reloj, el circuito de reinicio para la inicialización y el circuito de suministro de energía. El microordenador de un solo chip AT89S5X tiene 40 puertos, y el puerto P0 generalmente se usa para obtener un alto nivel conectando la exclusión. El microordenador de un solo chip en el sistema mínimo de un solo chip almacena la relación entre la altura y el peso de hombres y mujeres, y la señal de salida del sistema mínimo de un solo chip controla una de las cinco luces indicadoras para encenderse.


La fuente de alimentación es una fuente de alimentación de CC de 5 voltios, y su polo positivo está conectado a los 40 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño del microordenador de un solo chip, y el polo negativo está conectado a los 20 pines del microordenador de un solo chip en el sistema de un solo chip más pequeño. Un extremo del botón de selección de género está conectado al polo negativo de la fuente de alimentación (11), y el otro extremo está conectado a los 25 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño del microordenador de un solo chip.


La unidad de circuito del cuerpo humano presenta una interesante escala de altura y peso en la Figura 3. El módulo del sensor de presión incluye un sensor de presión [4-6], un amplificador y un convertidor A / D. El módulo del sensor de presión tiene 4 pines externos, que son fuente de alimentación Vcc, reloj SCK, Salida de datos DT, tierra GND, estos 4 pines se conectan a la cabecera de los pines y conducen con cables conductores. Entre ellos, la fuente de alimentación Vcc está conectada a los 40 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño del microordenador de un solo chip, y el reloj SCK está conectado a los 26 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño del microprocesador de un solo chip. La salida DT está conectada a los 27 pines de la microcomputadora de un solo chip en el sistema más pequeño de la microcomputadora de un solo chip, y la tierra GND está conectada a los 20 pines de la microcomputadora de un solo chip en el sistema más pequeño del microcomputador de un solo chip.


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El módulo del sensor ultrasónico tiene 4 pines externos, que son fuente de alimentación VCC, tierra GND, señal digital DO y señal analógica AO. La fuente de alimentación VCC y tierra GND están conectadas respectivamente a los polos positivo y negativo de la fuente de alimentación, y la señal analógica de salida AO se envía a los 28 pines del microordenador de un solo chip en la placa del sistema más pequeña del microordenador de un solo chip, y el pin de señal digital DO no está conectado.


El polo negativo de los cinco indicadores LED [7-8] se conecta en serie con una resistencia de 470 ohmios y luego se conecta a los 20 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño del microordenador de un solo chip. El polo positivo de la primera luz indicadora se conecta a los 39 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño del microordenador de un solo chip. La luz indicadora (6) emite luz roja cuando está encendida, lo que indica obesidad. El polo positivo de la segunda luz indicadora está conectado a los 38 pines de la microcomputadora de un solo chip en el sistema más pequeño de la microcomputadora de un solo chip. Cuando la segunda luz indicadora está encendida, emite una luz amarilla, lo que indica que el peso es pesado. El polo positivo de la tercera luz indicadora está conectado a los 37 pines de la microcomputadora de un solo chip en el sistema más pequeño de la microcomputadora de un solo chip. Cuando la tercera luz indicadora está encendida, emite luz verde, lo que indica que el peso es normal. El polo positivo de la cuarta luz indicadora está conectado a los 36 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño. Cuando la cuarta luz indicadora está encendida, emite luz azul, lo que indica que el peso es ligero. El polo positivo de la quinta luz indicadora está conectado a los 35 pines del microordenador de un solo chip en el sistema más pequeño (5) de la microcomputadora de un solo chip. Cuando la quinta luz indicadora está encendida, emite luz blanca, lo que indica que el peso es insuficiente.


3. Diseño de software de báscula de altura y peso.

Cuando se ejecuta el programa MCU, primero lee los valores del módulo del sensor de presión y el módulo del sensor ultrasónico, y juzga si alguien está en la interesante escala de altura y peso de acuerdo con el valor del sensor. Cuando alguien se encuentra en la interesante escala de altura y peso, seleccione si presionarlo de acuerdo con el género Botón de selección de género, de acuerdo con los estándares de grasa y delgadez de la Organización Mundial de la Salud, masculino: (altura-80) × 70% = peso estándar, hembra: (altura-70) × 60% = peso estándar, donde la altura es en centímetros. El peso estándar más o menos 10% es el peso normal, el peso estándar más o menos 10% -20% es sobrepeso o bajo peso, y el peso estándar más o menos 20% es obeso o bajo peso.El sistema de microordenador de un solo chip más pequeño se juzga según los estándares de la Organización Mundial de la Salud El peso del cuerpo humano se indica mediante el indicador de control del resultado de salida. Cuando el sistema mínimo de la microcomputadora de un solo chip juzga que la persona ha bajado de la interesante escala de altura y peso, todos los indicadores se extinguen y los valores del módulo del sensor de presión y el módulo del sensor ultrasónico se leen nuevamente.


La interesante escala de altura y peso del cuerpo humano está diseñada utilizando el sistema de microordenador de un solo chip más pequeño, módulo de sensor de presión, módulo de sensor ultrasónico, luz LED y otros dispositivos. Las señales emitidas por el módulo del sensor de presión y el módulo del sensor ultrasónico se envían al procesamiento mínimo del sistema de la microcomputadora de un solo chip para obtener los datos de peso y altura del cuerpo humano. El botón de selección de género está diseñado de manera innovadora. Los estándares de grasa corporal y delgadas almacenados estipulados por la Organización Mundial de la Salud determinan el grado de grasa corporal y delgadez. El sistema más pequeño de la microcomputadora de un solo chip utiliza los resultados de procesamiento para controlar cinco luces indicadoras de la pantalla de grasa y delgada.


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Cuarto, diseño de báscula inteligente

1. Introducción a las escalas inteligentes basadas en tecnología IoT


La báscula de peso actual solo tiene la función de pesar y no puede almacenar estos datos, ni puede dar la tendencia de cambio de peso, y mucho menos dar un recordatorio cuando el usuario tiene sobrepeso.


Registrar la tendencia del cambio de peso y recordarle al usuario mediante el envío de mensajes de texto cuando el peso excede un cierto umbral es un método auxiliar efectivo para las personas de control de peso. Especialmente para los bebés en desarrollo, las personas cuyas afecciones físicas, como la presión arterial alta y el nivel alto de azúcar en la sangre, están estrechamente relacionadas con su peso, esta función no solo puede ayudar a los médicos a comprender la tendencia de cambio de peso del paciente, sino también a los usuarios a comprender sus propios cambios en la enfermedad física. Y registros, a fin de proporcionar una base para futuros planes de nutrición y mejorar la racionalidad, pertinencia y naturaleza científica de las actividades físicas. Además, al registrar los datos de cambio de peso de la mayoría de los usuarios y realizar análisis de grandes datos, es posible comprender varios indicadores, como el estado nutricional de la población china, el nivel de desarrollo de la vida y la relación entre el peso y la enfermedad.


Con la mejora de los niveles de vida de las personas, la búsqueda de la salud de las personas es cada vez más alta; con el desarrollo de la tecnología de Internet móvil Big Data de Internet de las Cosas y su aplicación en varias industrias, la aplicación de recopilar datos a través de Internet de las Cosas y enviarlos a la plataforma de Big Data para su análisis Más y más modelos.


Sobre la base de la báscula existente, se han agregado nuevas funciones y la báscula tradicional se ha transformado para tener la función de transmisión inalámbrica. Es decir, cuando el usuario haya terminado de pesar, presione el botón y el valor del peso se transmitirá a la plataforma receptora a través del dispositivo de transmisión inalámbrico. La plataforma receptora almacenará los datos recibidos y los analizará. Si los datos exceden un umbral preestablecido, enviará un mensaje de texto al usuario a través de la puerta de enlace de SMS durante la hora de la comida para recordarle al usuario que preste atención a su dieta, para ayudar al usuario a controlar su propio peso. El propósito del control. Además, también puede registrar el valor de peso y generar una curva de cambio de peso.

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2. Arquitectura de solución de escala inteligente


El diseño de la báscula inteligente basada en la tecnología de Internet de las cosas incluye: el cuerpo principal de la báscula, el servidor de comunicación, el servidor de base de datos, el servidor web y la aplicación de terminal móvil. El servidor de comunicación, el servidor de base de datos y el servidor web juntos constituyen el servidor de fondo del sistema de control de peso. La aplicación de terminal móvil se instala en el teléfono inteligente y se conecta al sistema de control de peso a través de la red móvil. El diagrama de bloques del sistema se muestra como en la figura 1.


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(1) El cuerpo principal de la báscula: además de la función de pesaje de la báscula ordinaria, la báscula también tiene un módulo de comunicación inalámbrica, que tiene la función de enviar datos a la red externa a través de la tecnología de comunicación inalámbrica. Teniendo en cuenta que cada báscula en una familia puede ser utilizada por varias personas, se diseñan varios botones al diseñar la báscula, y cada botón corresponde a una persona. Cada escala tiene un SN globalmente único, que se utiliza para distinguir diferentes escalas. SN más el número del botón se utiliza para identificar de forma exclusiva a un usuario. En el protocolo de transmisión de datos, los datos de SN y número de botón deben enviarse claramente al servidor de comunicación a través del protocolo TCP. Cada báscula es un cliente TCP. A través de la conexión de red inalámbrica, acceso a servidores de comunicación con direcciones IP fijas. SN, número de botón y datos de peso constituyen un paquete de datos para enviar a la vez. Cada vez que pesa sobrepeso, la báscula tiene un proceso de establecer una conexión, enviar datos y desconectarse.


(2) Servidor de comunicación: la función principal del servidor de comunicación es actuar como el lado del servidor de la conexión TCP. El programa del servidor de comunicaciones acepta la conexión desde la báscula, analiza los datos, obtiene el SN de la báscula, el número de botón y el valor de peso, y escribe la información en la base de datos. Cuando el número de dispositivos es grande, la presión sobre el servidor de comunicación es relativamente alta. Por este motivo, el servidor de comunicación utiliza una conexión asíncrona para recibir datos de la báscula. En el desarrollo real, se descubre que debido al fenómeno de falsa conexión a veces ocurre en la conexión inalámbrica, es decir, el dispositivo realmente se ha desconectado, pero la inestabilidad de la conexión inalámbrica causará la ilusión de que la conexión en el lado del servidor aún se mantiene y no se desconectará. Soltar. La desventaja de este fenómeno de conexión falsa es que cuando el programa de comunicación se ejecuta durante demasiado tiempo, el número total de conexiones excederá el número máximo de conexiones que el servidor puede recibir y no se pueden conectar nuevos dispositivos. Para evitar este fenómeno, se puede monitorear el tiempo de envío de datos de cada conexión. Si se descubre que no hay envío y recepción de datos dentro de Qmin, el programa del lado del servidor se desconecta activamente.


Otra función del servidor de comunicación es escribir datos en la base de datos. Cuando la cantidad de dispositivos es grande, la presión del acceso concurrente es alta. Para reducir la presión en la base de datos, se toman dos medidas: una es usar el mecanismo de agrupación de conexiones de la base de datos; la otra es almacenar los datos en 1 minuto en la memoria primero. Después de 1 minuto, se escribirán en la base de datos. Esto reduce en gran medida la presión del acceso a la base de datos.


(3) Servidor de base de datos: el servidor de base de datos adopta la base de datos MongoDB. MongoDB es una base de datos de almacenamiento de documentos distribuidos basada en documentos de alto rendimiento, de código abierto y sin esquema escrita en lenguaje C ++. Su objetivo es proporcionar una solución de almacenamiento de datos escalable y de alto rendimiento para aplicaciones web. Actualmente es una base de datos Nosql popular. Se puede usar para reemplazar bases de datos relacionales tradicionales o almacenamiento de clave / valor en muchos escenarios. MongoDB es un producto entre bases de datos relacionales y no relacionales, es la base de datos relacional más versátil y similar entre las bases de datos no relacionales. La estructura de datos que admite es muy flexible y es un formato bjson similar a json, por lo que puede almacenar tipos de datos más complejos. Su característica más importante es que el lenguaje de consulta compatible es muy potente. Su sintaxis es un poco similar al lenguaje de consulta orientado a objetos. Casi puede lograr la mayoría de las funciones similares a las consultas de una sola tabla en bases de datos relacionales, y también es compatible con la indexación de datos. Tiene las características de alto rendimiento, fácil implementación, fácil uso y almacenamiento de datos muy conveniente. Y MongoDB puede utilizarse como la base de datos de origen de datos y el destino de almacenamiento de datos de Hadoop MapReduce a través del conector, que sienta las bases para el análisis de big data en el futuro.


(4) Servidor web: el servidor web proporciona un programa de arquitectura B / S para ayudar a los usuarios a acceder a sus propios datos de peso desde la PC o teléfono móvil, ver la curva de cambio de peso y completar el umbral de peso por adelantado de acuerdo con el usuario. En ese momento, la puerta de enlace de SMS enviará SMS para recordar a los usuarios que presten atención a la dieta.


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3、智能体重秤硬件设计

对传统体重秤进行改进,设计一种具有无线传输功能的低成本、低功耗的体重秤,是另一个重点。

(1)体重秤硬件模块:该设备采用电池供电,能够通过A/D采集来自重力传感器的数据,对所得原始信息按一定算法处理,并通过LCD显示当前所采集样值。用户可通过按键操作与节点交互,将数据上传至平台。通过串口连接GPRS无线通信模块。该模块能将所采集的数据传送至远方平台。采用低功耗MSP430处理器,电池分3路分别给重力传感器、处理器及显示器和无线模块供电。这样能达到节省能耗的目的。

(2)硬件低功耗设计:硬件设计根据功能以及低功耗设计的需要,分为三部分。其设计的中心是低功耗设计。第一部分为传感器电路设计,传感器电路将原始模拟信号经过放大整形处理,以便于M CU进行A/D采集;第二部分为数字电路以及人机接口设计,包括A/D采集、LCD实时数据和状态显示以及将数据和状态实时发给无线模块;第三部分为无线模块应用设计,主要是无线模块电源以及数据接口设计。低功耗硬件设计的关键技术是电源分割、隔离、低功耗等技术。