涂鸦模组开发（压力传感器HX711）

概述

1999年我国65岁及以上老年人口占总人口比例首次超过7%, 标志着我国进入人口老龄化社会。随着20世纪中期出生高峰的人口陆续进入老年，可以预见，21世纪前期将是中国人口老龄化发展最快的时期。

人口老龄化给社会和经济带来巨大压力，老年人群体是所有人群中患慢性病最多的群体。健康的饮水习惯则可以对多种慢性病起到良好的预防和改善作用，反之，不健康的饮水习惯甚至有可能引发各种慢性疾病。一款按时提醒人们饮水、记录不同时段人的饮水量、帮助人们养成良好的饮水习惯的智能产品大受市场青睐（图一为老年人智能杯垫模型图）。

资料下载

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涂鸦智能

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系统框架设计

涂鸦智能云模组可以实现通信模块数据上传，手机App检测和查看。基于涂鸦模组的智能杯垫通过记录饮水信息、推送建议饮水量、定时时饮水提醒等功能，可以科学指导老年人饮水水、变饮水习惯，使用方便、操作简单。 该项目设计的重点主要在于压力传感器的检测，用以获取水杯的重量数据; 涂鸦蓝牙通讯模块实时从主控器上接收到分析数据，并将分析结果传输至涂鸦智慧生活App，移动设备端通过服务器最终达到查看数据的目的。其流程整体框架如图二所示：

压力传感器

压力传感器在该系统的硬件设计中最为核心，是系统正常运行监测的关键所在。在实践中，压力传感器是最常用的一种传感器，普遍存在各类生活环境中，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力传感器的工作原理如图三所示，弹性元件在特定方向上受到外力发生的机械变形，在其内部会引发极化现象，同时在它的两个对立面上衍生出正负相反的电荷，当外部力卸去时，恢复到不带电状态，通过对电学信号进行检测并利用相关转换处理计算出所受压力的大小压力。

信号处理

传感器检测到的电压仅仅为几毫伏，所以为了能够正确地获取到电压信号反馈给控制器，必须对传感器的信号进行滤波放大处理。通过查阅大量的资料，选择HX711转换芯片。HX711模块八通道带有128倍信号增益，可以将传感器检测到小电压放大128倍，然后采样输出24bitAD转换值，stm32f103主控器通过GPIO模拟将24bit数据读取出来。在众多八D转换芯片中，Hx711芯片集成有片内时钟振荡器、稳压电源等其他同等种类IC所必要的外围电路。Hx711具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，能够高效地利用资源，提高系统的性能和可靠性。

涂鸦蓝牙模块

蓝牙(Bluetooth)技术是一种短距离无线通信技术，它能简化移动设备与因特网之间以及移动设备与移动通信终端设备之间的通信，从而使因特网与现代通信设备之间的数据传输变得更加快速与高效。 BT3L 是由涂鸦智能开发的一款低功耗嵌入式的蓝牙模组。它主要由一个高集成度的蓝牙芯片 TLSR8250F512ET32 和少量的外围电路构成，内置了蓝牙网络通信协议栈和丰富的库函数。BT3L还包含低功耗的 32 位 MCU，蓝牙 5.0/2.4G Radio，4Mbits flash，48Kbyte SRAM，9个可复用的 IO 口。它的特点如下： • 内置低功耗 32 位 MCU，可以兼作应用处理器。 • 主频支持 48 MHz • 工作电压：1.8V-3.6V，在 1.8V 到 2.7V 之间，模组可以启动，但是无法保证最优射频性能；在 2.8V-3.6V 之间，模组整体性能正常。 • 外设：5xPWM • 蓝牙 RF 特性

• BLE 4.2/5.0

• 射频数据速率高达 2Mbps

• TX 发射功率：+10dBm

• RX 接收灵敏度：-94.5dBm@1Mbps

• 内嵌硬件 AES 加密

• 搭配板载 PCB 天线，天线增益2.5dBi

• 工作温度：-40℃ to +85℃# 软件设计

  无线压力传感器的软件设计包括硬件以及上位机的设计，如图四所示：

涂鸦模块开发

涂鸦IoT平台提供一站式开发解决方案，通过几个简单步骤即可完成产品开发。首先，进入涂鸦IoT平台创建产品、选择蓝牙协议（当然也可以根据实际项目需要选择Zigbee或者NB-IoT）。

创建完毕，在功能定义中进行添加功能，也可以自定义自己的功能。 在设备模板中定义自己想要的App界面，相比于其它的模块，我个人认为这是一个无法比拟的优势。

同时涂鸦模组提供了标准化的开发流程，在通讯协议中可以看到需要上报的指令以及接收的指令，根据指令进行开发。

智慧生活App

可以在涂鸦的智慧生活App中实时查看数据，若用户一定时间内没喝水则会有告警产生（以下图示分别为告警界面和正常界面）。同时可以设置告警音量和声音类型，也可以开通手机短信或App提醒等增值服务。

当然，此类智能产品绝不仅局限于老年人群体，亦可灵活扩展至诸多群体的特殊需求场景中。例如，近年来我国腰椎病患者日益增多，腰椎病患者正以惊人的速度由中老年向青壮年扩展，据不完全统计，我国腰椎间盘突出症患者已占到全国人口约15.2%，而其中不乏大量青壮年群体。如果将老年人群体和青壮年群体的功能需求点再进行细分，打造出符合这两类群体不同定位的产品解决方案，必定可以让企业在数字化转型的浪潮中斩获新的生机。

审核编辑：汤梓红