今天我们介绍一款基于国产的单片机开发的智能体脂秤设计方案，这款智能体脂秤主控芯片——CSU18M91，采用LQFP48和LQFP64的封装形式，可以满足不同的智能智能体脂秤方案的开发需求，另外该芯片在带有LCD驱动和LED驱动，4×24、6*22的LCD驱动，4*14 LED驱动，进一步加强该芯片适配能力。另外提一句该芯片是4电极交流人体阻抗测量（BIM)模块，并支持心率测量功能，功能强大，支持桥式传感器，可在人体秤、蓝牙体脂秤等产品上使用。是不可多得的芯片精品。
智能体脂秤方案
一、智能体脂秤方案CSU18M91的芯片功能介绍：
1.芯片支持体重测量，具备压秤自动唤醒功能。
2.支持人体测量仪
2.芯片支持8电极阻抗测量，内置25kHz、100kHz激励频率的人体成分算法，支持人体脂肪率、肌肉率、水份率、基础代谢率、内脏脂肪等级、蛋白质、骨盐量、身体年龄、身体得分等多项参数，另外提供左右手、腹部、左右脚共5段节肢的脂肪率、肌肉率。
3.芯片内置心率算法，支持静息心率测量。
二、智能体脂秤方案CSU18M91的芯片资源简介
CSU18M91是一款支持4电极交流测脂、心率测量、高精度人体称重的SOC。芯片包含人体阻抗测量模块BIM、24bit Sigma-Delta ADC、8K×16位MTP程序存储器、128字节EEPROM和896字节数据存储器。
高性能的RISC CPU
8位单片机MCU
内置8K×16位一次性可编程存储器（MTP ROM）和128Bytes EEPROM
896字节数据存储器（SRAM）
只有46条单字指令
8级存储堆栈
模拟特性
1路输入全差分24Bit Sigma-Delta型ADC，1/64/128倍增益选择。
6路外部通道和2路内部通道的10Bit SAR ADC
4电极交流人体阻抗测量（BIM)模块
ADC的输出速率15.2Hz~3.9KHz
内带电荷泵
内带稳压器供传感器和调制器
内部集成的可编程增益放大器
专用微控制器的特性
上电复位（POR）
上电复位延迟定时器（39ms）
内带低电压复位（LVR）
定时器0
-可编程预分频的8位的定时器
定时/计数器123
-可编程预分频的8位的定时/计数器
智能智能体脂秤方案
外设特性
31位双向I/O口，其中部分PT2.1~PT2.4、PT3*、PT4*复用作LCD/LED口
13个具有唤醒功能的输入口
2路UART，波特率最高支持115200bps
1路I2C从机，支持标准模式（100K bit/s)和快速模式（400K bit/s)
1路SPI，最高通信速率500KHz
1路蜂鸣器输出，电流能力6mA
支持4×24、6*22的LCD驱动或4*14 LED驱动
低电压比较功能（LVD)，可用做电源电压比较和外部电压比较
内置温度传感器
具有RTC功能，年、月、日、星期、小时、分、秒信息
应用场合
体脂秤
心率体脂秤
三、智能体脂秤方案测量原理
1.测体重
目前市场上测体重传感器很成熟了：一个应变片电阻即可通过其电阻形变量计算相应的施力量。对于体重秤一般采取四组应变片传感器组成桥式电路提高测量范围和稳定性。如下图所示：
2.测体脂
现在体脂秤一般采用生物电阻测量法(Bio-impedance analysis,简称BIA)来测量体脂，即在很短的时间内即可获得颇准确的测量值。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。
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。 |
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