【应用】基于低功耗RL78/L1A和自带蓝牙射频收发模块RL78/G1D的智能体脂秤
体脂秤用于体重、体脂含量等人体健康参数的测量。与体重秤相比，除了内部的4个称重传感器，面板上多出了4个金属电极用于人体阻抗测量。当用户两只脚踩上体脂秤之后， 阻抗测量电路便通过脚底接触的 4个金属电极测出人体从左脚到右脚的电阻，并结合被测者的身高、体重、年龄、性别等数据，计算出体脂等人体健康参数。智能手机对应的APP通过BLE功能实现与智能体脂秤的通信，可将数据实时显示并记录下来。
RL78系列MCU介绍
RL78系列的IO口管脚配置兼容，能够在不改变PCB版图和软件代码的情况下替换同系列不同的MCU。集成复位电路，低压检测电路，看门狗电路，高精度晶振电路（1%），片上flash，温度传感器，使电路设计更加简洁。稳定性高，安全性强。支持CRC硬件检验，RAM校验，非法内存访问检测。
RL78/L1A特别适合应用于医疗检测仪器，这些应用场景往往要求丰富的模拟外设，低功耗和LCD控制器。其特性如下：
· 自带LCD控制器
· 丰富的模拟外设：ADC, DAC, 电压比较器，高精度轨到轨的运算放大器
· 多个外设可以不在CPU内核干预下工作，降低了CPU的负载，降低了MCU的功耗
RL78/G1D 自带蓝牙射频收发模块MCU
智能体脂秤使用RL78/G1D 作为 BLE主控模块，RL78/G1D的关键特性是其自带蓝牙射频收发模块，其特性如下：
· 射频收发模块支持Bluetooth ver4.1(BLE模式)标准
· 蓝牙模块的功耗低，适合作为物联网设备的MCU
· 射频模块发射单元工作电流为4.3mA，射频模块接收单元工作电流为3.5mA，射频模块休眠模式下工作电流为0.3uA
体脂秤解决方案评估板实物图
硬件功能块框图：
本应用中的智能体脂秤演示板由主控单片机 RL78/L1A、 RL78/G1D 模块和外围电路（LCD 显示、体重测量电路、人体阻抗测量电路等）组成。
检测电路介绍
体脂检测一般使用生物阻抗分析（BIA）技术。 BIA是一种估算身体组成的技术， 不同的身体组织会具有不同的导电性质。由于人体体内的脂肪几乎不导电，而肌肉组织中的水分则易导电，因此，身体的脂肪可经由测量使用者的生物电阻抗而估算出来。 体脂秤一般采用四电极生物阻抗分析方式， 四电极体脂秤通过左右脚的两个电极（E1、E3）产生安全正弦激励信号（一般为 50KHz） ，再从另外两个电极（E2、 E4）检测到电压信号，该信号经过放大、整流、A/D 转换，再经 MCU 处理后计算出人体阻抗， 再结合人体模型即可计算出体脂等参数。人体阻抗检测框图如下图所示：
体重检测电路
智能体脂秤的体重检测由4个称重传感器和称重芯片组成。4个称重传感器对称地分布在体脂秤的四个角上，组成全桥电路。 称重芯片内部含有仪表放大器和20位高精度A/D，能精准的检测到体重的变化。体重检测电路如下图所示：
人体阻抗检测电路
人体阻抗检测电路主要由阻抗转换器、高通滤波器、跨导放大器、仪表放大器组成。 MCU控制阻抗转换器输出峰峰值为2V， 50KHz 的正弦激励信号，经过高通滤波器和电压跟随器，使用10K限流电阻R8以获得一个约0.2mA的恒定电流。为了安全起见，这里限流电阻需要足够大，因为这个电流将流经人体。 R9为校准电阻，用来得到计算人体阻抗的增益系数，校正后需要拆除。产生电流的2个电极接在运放U3B 的负输入端和输出端，另外2个电压检测电极作为反馈接到仪表放大器的2个输入端。因为阻抗转换器只能读取正电压，所以这里在仪表放大器加入了AVCC/2的参考电压，以抬高电压反馈信号。人体阻抗检测电路中放大器U3和U4都是使用的正负电源供电。人体阻抗检测电路如下图所示：
软件流程：
体脂秤主函数处理流程图
手机 APP 流程图
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根据用户的蓝牙模块，使用Bluetooth 蓝牙测试装置MT8852B，测试蓝牙1.0至5.1，包括传输速率、功率、频率、调制和接收机灵敏度，生成测试报告。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳 提交需求>
提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
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