[MCU方案]+基于mps430低功耗计步器

只看该作者 · 2015-6-15 22:58

本帖最后由偏爱番茄酱于 2015-6-15 23:11 编辑

   本设计为多功能计步器，采用mps430作为主控制器，系统设计基于uC/OS-II，而界面设计基于uC/GUI。
   作为一款便携式穿戴设备，本设计以高可靠、低功耗为理念，对采集的数据滤波整形，最终实现精准计步；运用多种唤醒机制降低功耗。
   同时，TSI面板与TFTLCD显示，改善了人机交互体验。此外本设计还具有检测环境温、湿度，气压等功能。

只看该作者 · 2015-6-15 23:01

系统主要硬件模块如下所述：
1.    主控制器：德州仪器MSP430FR5969。最新一代基于FRAM超低功耗MCU，是目前世界上最低功耗的控制器。具有多种超低功耗模式，灵活而丰富的系统外设。
2.    运动传感器：MPU6050。MPU6050是InvenSense公司生产的6轴传感器。本次设计中，使用了该传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计，用以检测运动状态。该传感器为数字传感器，通过IIC与MCU通讯；
3.    SDHC卡：采用金士顿公司的class10高速卡。通过基于文件系统的方式，MCU可以创建文本文件并写入数据。文本文件可以通过PC读取，方便Matlab等上位机进行分析。SDHC卡通过SPI与MCU通讯；
4.    BLE模块：采用德州仪器CC2541蓝牙模块，可以以较小功耗发送信息。蓝牙模块通过SCI与MCU通讯；
5.    显示器：采用串行128*64 OLED显示器，通过自己构建字库和图标等，可以完成较为丰富的显示功能，同时整体功耗也比较低。

只看该作者 · 2015-6-15 23:01

原理图及PCB

只看该作者 · 2015-6-15 23:04

系统如设计：
系统软件设计分为三部分，即初始化流程、系统主循环功能和中断功能。
系统中断函数负责MPU6050数据的采集和测算，一直到最终的步数计算和运动状态检测。
   系统主循环负责OLED显示器的刷新和蓝牙信息的发送。
   在系统中断函数中，采集MPU6050原始数据以后，通过进行简单的数字滤波，可以认为得到一个较为稳定的数据。在经过一定的数字信号处理，也就是计步器的核心算法，可以得到使用者的运动状态，进而可以得到运动步数。事实上，借助MPU6050可以实现更多种运动状态的检测，包括上楼下楼、起立做下等。
   系统主循环中，如果检测到显示信息需要刷新，则刷新显示信息，同时经过蓝牙向PC发送信息。
系统中断函数负责MPU6050数据的采集和测算，一直到最终的步数计算和运动状态检测。
   系统主循环负责OLED显示器的刷新和蓝牙信息的发送。
   在系统中断函数中，采集MPU6050原始数据以后，通过进行简单的数字滤波，可以认为得到一个较为稳定的数据。在经过一定的数字信号处理，也就是计步器的核心算法，可以得到使用者的运动状态，进而可以得到运动步数。比赛阶段暂时不公开，之后利用寒假进一步完善后可以和大家分享。事实上，借助MPU6050可以实现更多种运动状态的检测，包括上楼下楼、起立做下等。
   系统主循环中，如果检测到显示信息需要刷新，则刷新显示信息，同时经过蓝牙向PC发送信息。
本次设计中使用了TI的BLE，同样保持了很低的工作时间，按照模块的手册中说明，其电流不超过5mA。然后再看MPU6050模块。

只看该作者 · 2015-6-15 23:10

部分源码：
1. void TaskStartA(void *pdata)

2. {
3.    pdata = pdata; /*无任何意义，防止编译器报警 */
4.
5.    WDTCTL = WDT_MDLY_32; /*设置时钟节拍间隔为32ms*/
6.    IE1 |= BIT0; /* 开看门狗定时器中断*/
7.
8.    P2SEL &= BIT1; //引脚功能选择器
9.    P2DIR |= BIT1; //方向寄存器，1为输出模式
10.
11.    while(1)
12.    {
13.       P2OUT |= BIT1;
14.       OSTimeDly(10); //延时10个时钟节拍，任务挂起，等待延时结束(此时任务B执行)
15.    }
16. }
17. void TaskStartB(void *pdata)

18. {
19.    pdata = pdata; /*无任何意义，防止编译器报警*/
20.
21.    WDTCTL = WDT_MDLY_32; /*设置时钟节拍间隔为32ms*/
22.    IE1 |= BIT0; /*开看门狗定时器中断*/
23.
24.    P2SEL &= BIT1; //引脚功能选择器
25.    P2DIR |= BIT1; //方向寄存器，1为输出模式
26.
27.    while(1)
28.    {
29.       P2OUT &= ~BIT1;
30.       OSTimeDly(20); //延时20个时钟节拍，任务挂起，等待延时结束(此时任务B执行)
31.    }
32. }

3万 · 2015-6-16 07:59

1万 · 2015-6-16 16:41

顶一个。。。。

1万 · 2015-6-16 19:32

本设计以高可靠、低功耗为理念，对采集的数据滤波整形，最终实现精准计步；运用多种唤醒机制降低功耗。

1万 · 2015-6-16 19:33

借助MPU6050可以实现更多种运动状态的检测，包括上楼下楼、起立做下等。这个是很不错诶选择。

只看该作者 · 2015-6-16 21:18

赞一个。

只看该作者 · 2015-6-16 21:19

但是看楼主的原理图，没看出来怎么低功耗法

只看该作者 · 2015-6-17 21:00

MPU6050是InvenSense公司生产的6轴传感器。本次设计中，使用了该传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计，用以检测运动状态。

只看该作者 · 2015-6-19 16:45

mark

只看该作者 · 2015-6-19 21:27

MPU6050是InvenSense公司生产的6轴传感器。本次设计中，使用了该传感器的三轴陀螺仪和三轴加速度计，用以检测运动状态。

计步器的话主要用三周的加速度芯片的就可以的吧。

只看该作者 · 2015-6-19 21:41

关于MPU6050三周加速度与三轴陀螺仪的芯片的应用非常好的。

只看该作者 · 2015-6-20 13:59

这个是5528的开发板的吧。。

只看该作者 · 2015-6-20 18:04

下面，我将展示我们的低功耗设计原理及部分源代码

只看该作者 · 2015-6-20 18:05

ADXL345应用——计步器设计（低功耗）

只看该作者 · 2015-6-20 18:06

三种工作模式：
低功耗模式

ADXL345自动调节功耗，与输出数据速率成比例，如果需要额外省电，可采用低功耗模式。该模式下，内部采样速率降低，12.5Hz至400Hz数据速率范围内达到省电目的，而噪声略微变大。要进入低功耗模式，在BW_RATE寄存器(地址0x2C)_中设置LOW_POWER位(位4)。

自动休眠模式

如果ADXL345在静止期间自动切换到休眠模式，可以省电。要使能此功能，在THRESH_INACT寄存器(地址0x25)和TIME_INACT寄存器(地址0x26)设置一个值表示静止(适当值视应用而定)，然后在POWER_CTL寄存器(地址0x2D)中设置AUTO_SLEEP位(位D4)和链接位(位D5)。VS为2.5V时，该模式下低于12.5Hz数据速率的功耗通常为23A。

待机模式

更低功率操作，也可以使用待机模式。待机模式下，功耗降低到0.1A(典型值)。该模式中，无测量发生。在POWER_CTL寄存器(地址0x2D)中，清除测量位(位D3)，可进入待机模式。器件在待机模式下保存FIFO内容。

计步器设计中同时应用了单双击功能：初始画面显示

ADI MEMS

Workshop

2012/2/9

单击则显示                               AT HUST STI

长时间静止则切换至睡眠模式，显示       sleep mode

单击后恢复第二幅初始画面。再双击则进入身高体重等参数设定。

只看该作者 · 2015-6-20 18:06

if(fifo_flag==0)
{
      disp_str(0,0," ADI MEMS    ");
      disp_str(0,2," Workshop    ");
      disp_str(0,4," 2012/2/9    ");
      if(flag==1)
            disp_str(0,6," AT HUST STI ");
      else if(flag==2)
            disp_str(0,6," sleep mode ");
      ADuC7026_static_rotate_4();
      while(!fifo_flag);
      if(fifo_flag==3)
         fifo_flag= 9;
      else if(fifo_flag==2)
      {
         fifo_flag=0;
         flag=1;
         disp_str(0,6," AT HUST STI ");
      }
      else
      {
         flag=2;
         disp_str(0,6," sleep mode ");
         fifo_flag=0;
      }
}

[MCU方案]+基于mps430低功耗计步器

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