详解基于SD6505芯片的蓝牙体脂秤应用设计

人们生活节奏快、饮食不规律等现状让不少人的体重飙升，过度肥胖也会导致众所周知的“三高”问题，减肥降脂已经成为一个广泛关注的大健康话题。工欲善其事必先利其器，要减肥自然也要有好搭档：能够同时测量体重和体脂的智能体脂秤开始逐渐变为主流，如图1所示。

图1. LED四电极体脂秤实例图

智能体脂秤最基本的功能是：

1，  测体重：站上去1~3秒之后，秤能够非常准确的显示体重；

2，  测脂肪率：光脚站在秤上，能通过双脚分析出体内的脂肪比，秤会自动储存记录下信息，快速分析出BMI（身体质量指数）；

3，  无线连接手机APP：将体重和身体质量指数同步到APP/云端数据库等；另外还可以开启闹钟功能，秤能自动提醒称重，完成体重后，闹钟会自动停止。

智能体脂秤方案框图，如图2所示：

图2. 智能体脂秤方案框图

一、体重测量

体重测量，主要是根据应变电测原理称重。在称重传感器的弹性体上粘贴有应变计，组成惠斯登电桥。在无负荷时，电桥处于平衡状态，输出为零。当弹性体承受载荷时，各应变计随之产生与载荷成比例的应变，经过芯片内的运放将应变电压进行一定倍数的放大，然后将放大的电压信号通过模数转换模块变成数字信号，最后送入微控制器进行处理、显示，就可实现体重测量，如图3所示。

图3. 人体秤工作原理示意图

二、脂肪率测量

传统上，测量体脂率的方法较为复杂，以DEXA测量为主，但所耗费时间及费用都相当不经济，因此这几年出现了较方便的生物电阻测量法(Bio-impedance analysis, 简称BIA)，即在很短的时间内即可获得颇准确的测量值，适合在家庭中及医师在门诊使用。BIA测量法的主要原理乃是将身体简单分为导电的体液、肌肉等，以及不导电的脂肪组织，测量时由电极片发出极微小电流经过身体，若脂肪比率高，则所测得的生物电阻较大，反之亦然，BIA就是经由此种机转来做体脂率的测量，如图4所示。

BIA方法本质是测人体电阻，也叫生物电阻抗法。具有体脂检测的体重秤的面板上往往有两对电极，当用户两只脚踩到体脂秤上之后，芯片内部产生的微弱交流电压信号会测量人体左右两脚之间的阻抗值。结合SD6505芯片的测量方案示意图，如图5所示。

图4 四电极测量法示意图

图5. 结合SD6505芯片的测量方案示意图

结合被测者的身高、体重、年龄、性别等数据，拟合计算体脂等人体健康参数，如图6所示。

图6. 人体成分的四分模型示意图

三、一款基于SD6505的蓝牙体脂秤应用开发方案

杭州晶华微电子有限公司自主研发的多款应用于体脂秤、人体电子秤的高精度电子秤专用系列芯片,资源丰富，性能稳定。本节将重点介绍基于SD6505芯片的蓝牙体脂秤应用，如图7所示。

图7. 体脂秤典型应用图（LED显示）

图8. “蓝牙脂肪秤应用开发方案”电路图

蓝牙体脂秤以BLE蓝牙芯片作为主控芯片"改为"蓝牙体脂秤以BLE蓝牙芯片作为主控芯片，如图11所示，SD6505将测到的体重和体脂数据发送给蓝牙芯片，蓝牙芯片与APP实现信息交互， APP根据身体健康指标评测系统，在用户踏上蓝牙秤的同时完成了对称重的测量和分析。APP会跟踪记录这些数据，形成直观的周月年报表，并提供个性化的身体健康分析建议，更科学地反应肥胖程度。

功能介绍：

①    实现与蓝牙快速连接，兼容性高、上传速度快

②    通过APP实时监控多项身体数据，快速给出健康报告及方案

③    自动记录身体曲线，通过云端数据管理记录每天细微的身体变化

④    支持绑定多位用户，自动识别用户，可对各个用户数据进行管理分析

⑤    可通过APP对蓝牙秤进行切换单位，选择用户等设置

四、SD6505芯片介绍

SD6505是由杭州晶华微推出的一款集成LED驱动的四电极交流体脂测量前端芯片，它还具有以下特点：

ADC

l  高精度ADC，ENOB=19.3bits@8sps，具有4个差分通道或8个单端通道

l  低噪声高输入阻抗前置放大器；有1、4、8、16、32、64、128、256倍增益可选

系统时钟

l  内部8MHz和32kHz RC振荡器二分频

电源管理系统

l  线性稳压源AVDDR，可调为2.4V、2.7V、3.0V或3.3V

l  低温漂电压基准输出 ACM

DAC

l  内置8bits DAC，支持两路输出

LED驱动

l  支持LED驱动，提供8个LED驱动口，可驱动56个共阴极LED

l  驱动占空比可选

l  最大驱动电流为14mA，可以保证LED拥有足够的亮度

正弦波发生器

l  内置正弦波发生器及整流电路

l  正弦波频率可选：5kHz、50kHz、100kHz或200kHz

l  支持四电极测量人体阻抗

通信

l  具有两线制通信接口，可与上位机通信，由SCK和DATA组成

l  上位机可读写本芯片所有寄存器，可控制芯片进入休眠或唤醒

l  最高通信速度1.1MHz

SD6505与普通AFE产品相比，具有高精度ADC，测量精度高；自带LED驱动；支持人体阻抗测量；二线制通信配合蓝牙或WiFi芯片，可使用C语言编程，便于开发等突出优势。

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