无线运动传感器节点设计-中北大学工训A413实验室

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作者：liqingshui 2023-03-31 03:10:14 1 36722

项目名称

无线运动传感器节点设计-中北大学工训A413实验室

项目主题

穿戴设备

项目简介

本设计给出了基于 ADS1292、LMT70、单片机、姿态传感器、无线通讯模块的无线运动传感器节点的设计方案。系统通过 ADS1292 采集心电信号，信号经 FIR 带通滤波器去除基线漂移和肌电信号干扰，再使用阈值分割测量 R 波周期，计算出瞬时心率。通过 LMT70 采集温度数据，经查表法实现温度测量，温度可精确至 1℃。通过加速度计、陀螺仪等传感器数据融合，解算出使用者运动姿态信息，实现运动步数测量，通过运动姿态计算步长，实现运动距离测量。系统配备 LCD 显示器显示测量信息，同时通过 WIFI 模块将数据上传至服务器端，服务器端可实时显示使用者心电波形、心率、温度和运动数据。

项目图片

项目图片描述

无线运动传感器节点实现了实时心电采集、心率测量、体温检测、步数测量与联网数据传输等功能，心电信号采集使用 ADS1292R 模拟前端芯片；心率由采集的心电波形处理运算得到；体温检测使用 LMT70 温度传感器；单片机选用 STM32F103C8T6；联网数据传输功能基于 ESP8266 模块；网络传输的物理层选择 TCP 协议；服务器端使用 C#语言搭建，服务器的 UI 界面基于 winform 窗体应用，服务器端心电波形的实时显示基于 winform 的 chart 图表控件。

软硬件框图

软硬件框图描述

系统测试包括四部分，ECG 信号采集部分、温度采集部分、运动信息采集部分、无线传输部分。 1.ECG 信号采集（1） ECG 信号采集部分：使用 FIR 带通滤波器和不使用滤波器分别测量人体，对比观察波形效果。将导联线接入心电模拟器，观察心电波形，拔掉导联线，记录拔掉导联线到波形明显失常的时间间隔。测量心电模拟器，查看测量出的瞬时心率与模拟器标称心率的偏差。（2）温度采集首先用标准体温计测量被测试者的手掌温度并记录，重复测量 3 次，求标准温度平均值。再利用本作品进行测量，测试者用手掌握住 LMT70 传感器的感应部分，保持握姿直至测试温度数据稳定并记录，重复上述操作 3 次，计算出测试温度平均值。将标准温度和测试温度数据作对比，计算误差。（3）运动信息采集首先被测试者应穿戴好测试设备，将主控核心部件挂在腰间，将姿态传感器绑在大腿合适位置。接着进行被测试者的步距自校准过程，即得到平均步距信息。最后，被测试者在标定 5 米直线上来回走动，走完 5 米整数倍距离后，根据收到设备数据统计步数和行走距离。与实际步数和实际行走距离做对比，计算误差。

演示视频

项目代码仓库

创客秀
项目名称:	无线运动传感器节点设计-中北大学工训A413实验室
主题:	穿戴设备
项目简介:	本设计给出了基于 ADS1292、LMT70、单片机、姿态传感器、无线通讯模块的无线运动传感器节点的设计方案。系统通过 ADS1292 采集心电信号，信号经 FIR 带通滤波器去除基线漂移和肌电信号干扰，再使用阈值分割测量 R 波周期，计算出瞬时心率。通过 LMT70 采集温度数据，经查表法实现温度测量，温度可精确至 1℃。通过加速度计、陀螺仪等传感器数据融合，解算出使用者运动姿态信息，实现运动步数测量，通过运动姿态计算步长，实现运动距离测量。系统配备 LCD 显示器显示测量信息，同时通过 WIFI 模块将数据上传至服务器端，服务器端可实时显示使用者心电波形、心率、温度和运动数据。
项目图片描述:	无线运动传感器节点实现了实时心电采集、心率测量、体温检测、步数测量与联网数据传输等功能，心电信号采集使用 ADS1292R 模拟前端芯片；心率由采集的心电波形处理运算得到；体温检测使用 LMT70 温度传感器；单片机选用 STM32F103C8T6；联网数据传输功能基于 ESP8266 模块；网络传输的物理层选择 TCP 协议；服务器端使用 C#语言搭建，服务器的 UI 界面基于 winform 窗体应用，服务器端心电波形的实时显示基于 winform 的 chart 图表控件。
项目图片:
软硬件框图描述:	系统测试包括四部分，ECG 信号采集部分、温度采集部分、运动信息采集部分、无线传输部分。 1.ECG 信号采集（1） ECG 信号采集部分：使用 FIR 带通滤波器和不使用滤波器分别测量人体，对比观察波形效果。将导联线接入心电模拟器，观察心电波形，拔掉导联线，记录拔掉导联线到波形明显失常的时间间隔。测量心电模拟器，查看测量出的瞬时心率与模拟器标称心率的偏差。（2）温度采集首先用标准体温计测量被测试者的手掌温度并记录，重复测量 3 次，求标准温度平均值。再利用本作品进行测量，测试者用手掌握住 LMT70 传感器的感应部分，保持握姿直至测试温度数据稳定并记录，重复上述操作 3 次，计算出测试温度平均值。将标准温度和测试温度数据作对比，计算误差。（3）运动信息采集首先被测试者应穿戴好测试设备，将主控核心部件挂在腰间，将姿态传感器绑在大腿合适位置。接着进行被测试者的步距自校准过程，即得到平均步距信息。最后，被测试者在标定 5 米直线上来回走动，走完 5 米整数倍距离后，根据收到设备数据统计步数和行走距离。与实际步数和实际行走距离做对比，计算误差。
软硬件框图:
演示视频:	https://www.bilibili.com/video/BV1rv4y1V73E/?spm_id_from=333.999.0.0
项目代码仓库:	-