專利名稱：人體能量消耗監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種人體能量消耗監(jiān)測儀，是利用測量人體運動加速度，間接測得人體能量消耗。
國外醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程分冊，1994年第17卷第1期202頁至206頁發(fā)表的重慶大學(xué)朱戈，鄭爾信有關(guān)人體運動量及能耗的測量綜述。已有大量的實驗數(shù)據(jù)表明，人體運動加速度對時間的積分與能量消耗或耗氧量成線性關(guān)系，所以測出人體加速度絕對值的積分。即可對能耗進(jìn)行較好的評估。但現(xiàn)有的人體能量消耗監(jiān)測儀，體積較大，功耗大，安裝一次電池后，使用時間短。
本實用新型的目的是設(shè)計一種人體能量消耗監(jiān)測儀，采用集成電路，大大降低了功耗及縮小體積，減輕重量。
達(dá)到上述目的的技術(shù)方案如下人體能量消耗監(jiān)測儀，設(shè)有電源部分，加速度傳感器(S)，雙運算放大器(U4)和液晶顯示器(LCD)，加速度傳感器(S)的輸出電壓，輸入第一運算放大器(U4A)，第一運算放大器(U4A)與電阻(R6，R7，R8)、電容(C11)組成有源低通濾波器，有源低通濾波器輸出經(jīng)電容(C10)、電阻(R4)，輸入第二運算放大器(U4B)；電容(C9)、電阻(R3)、第二運算放大器(U4B)構(gòu)成帶通濾波器，其特征在于，由第二運算放大器(U4B)的帶通濾波器的輸出端腳與一個主要包括A/D轉(zhuǎn)換器、算法處理電路、控制電路和LCD驅(qū)動器的集成電路(M1)的腳8連接，加速度傳感器(S)輸出電壓，經(jīng)濾波放大，直接經(jīng)集成電路(M1)的腳8輸入集成電路(M1)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；集成電路(M1)的4個I/O端(腳22，23，24，25)分別接4個按鍵(S1、S2、S3、S4)；4個按鍵輸入信號經(jīng)集成電路內(nèi)的控制電路，控制算法處理電路中的不同算法，計算結(jié)果輸入集成電路(M1)內(nèi)的(LCD)驅(qū)動電路，(LCD)驅(qū)動電路與液晶顯示器(LCD)連接。
本實用新型人體能量消耗監(jiān)測儀，功耗小，用普通電池能長時間供電，體積小可隨身佩帶。
下面通過實施例結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本實用新型人體能量消耗監(jiān)測儀的具體線路圖。
本實用新型人體能量消耗監(jiān)測儀的電源部件中采用一節(jié)1.5伏電池，通過集成器件U1型號MAX866提供監(jiān)測儀所需穩(wěn)定的3.3伏電壓。集成器件U1同電容C3、C4、C5，電感L1、肖特基二極管T1組成監(jiān)測儀的電源部分，輸入為電池電壓，輸出為3.3伏直流電壓。其A點同時作為系統(tǒng)的模擬地，B點電壓為3.3伏。
加速度傳感器S和C6、R5并聯(lián)后接運算放大器U4的同相端，監(jiān)測儀的信號輸入端雙運算放大器U4可采用型號為ICL 7621的器件。
第一運算放大器U4A的腳6、7同電阻R6、R7、可調(diào)電位器R8、電容C11組成有源低通濾波器，對傳感器S輸出信號進(jìn)行放大、濾波?？烧{(diào)電位器R8用來調(diào)整放大倍數(shù)，從而校正傳感器S因安裝等原因而引起的誤差。
第二運算放大器U4B的腳1，2，3同電阻R3、R4及電容C9、C10構(gòu)成帶通濾波器，濾除輸入信號中的直流部分和高頻部分，并對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?。運算放大器U4B的腳1與集成電路M1的腳8連接，將信號輸入集成電路M1中的A/D轉(zhuǎn)換器。
集成電路M1，可采用型號CIU 0801器件，集成電路M1主要包括A/D轉(zhuǎn)換器、算法處理電路，控制電路和LCD驅(qū)動器。
集成電路M1的管腳(僅為本實用新型所用的)功能如下18(X0)、17(X1)主頻時鐘晶振端；20(MOD0)、19(MOD1)工作方式選擇端，接地，22-25(p00-p03) 通用I/O端，可作為外部中斷，分別接4個按鍵S1-S4；46(X0A)、47(X1A) 副頻時鐘晶振端；8(P50AN0)，9(P51AN1)11(P53AN3)， A/D轉(zhuǎn)換器輸入通道57-60(COM0-COM3) LCD公共輸出端；62-74(SEG0-SEG12) LCD段輸出端；55(VCC)電源端；15(VSS)地端；7(AVCC)A/D轉(zhuǎn)換器電源；6(AVR) A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓；5(AVSS)A/D轉(zhuǎn)換器地端；U2U3為晶體，其工作頻率分別可為4.2MHZ和32.768KHZ，分別和電容C12，C13及C1，C2組成晶體振蕩電路，為集成電路M1提供兩種不同的工作頻率。
液晶顯示器LCD，采用動態(tài)驅(qū)動方式，占空比為1/4，偏壓為1/3。
集成電路(M1)的腳6，7，55，56接電源部分的B端；集成電路(M1)的腳5，15，19，20接地，集成電路(M1)的腳9與電源部分A端連接。集成電路(M1)的腳17，18與第一晶體(U2)連接，集成電路(M1)的腳46，47與第二晶體(U3)連接，第一晶體(U2)與電容C12，C13組成第一頻率振蕩電路，第二晶體(U3)與電容C1，C2組成第二頻率振蕩電路。加速度傳感器(S)與電容(C6)、電阻(R5)并聯(lián)跨接在電源部分A端和運算放大器(U4)的同相端之間；第一運算放大器(U4A)的腳6和腳7之間并聯(lián)電阻(R7)、電容(C11)，腳6與電源部分A端之間串聯(lián)電阻(R6)和可調(diào)電位器(R8)組成有源低通濾波器；運算放大器(U4)的腳1和腳2之間并聯(lián)電阻(R3)、電容(C9)，腳2和腳7之間串聯(lián)電容(C10)和電阻(R4)，腳3接電源部分A端構(gòu)成帶通濾波器。
四個鍵S1，S2，S3，S4，分別為功能鍵，增加鍵，減小鍵和確認(rèn)鍵。
本實用新型人體能量消耗監(jiān)測儀，因為將加速度傳感器輸出電壓，經(jīng)濾波放大后，通過A/D轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，僅用一節(jié)1.5伏電池，三個集成器件U1，U4和M1，有源器件靜態(tài)電流極小，正常工作時平均電源電流低于1mA。電路板面積僅為6×4cm2。體積小，重量輕，功耗小，可提供減肥、糖尿病、冠心病等人群根據(jù)人體能量消耗，來控制運動量和飲食的可靠數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.人體能量消耗監(jiān)測儀，設(shè)有電源部分，加速度傳感器(S)，雙運算放大器(U4)和液晶顯示器(LCD)，加速度傳感器(S)的輸出電壓，輸入第一運算放大器(U4A)，第一運算放大器(U4A)與電阻(R6，R7，R8)、電容(C11)組成有源低通濾波器，有源低通濾波器輸出經(jīng)電容(C10)、電阻(R4)，輸入第二運算放大器(U4B)；電容(C9)、電阻(R3)、第二運算放大器(U4B)構(gòu)成帶通濾波器，其特征在于，由第二運算放大器(U4B)的帶通濾波器的輸出端腳與一個主要包括A/D轉(zhuǎn)換器、算法處理電路、控制電路和LCD驅(qū)動器的集成電路(M1)的腳8連接，加速度傳感器(S)輸出電壓，經(jīng)濾波放大，直接經(jīng)集成電路(M1)的腳8輸入集成電路(M1)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；集成電路(M1)的4個I/O端(腳22，23，24，25)分別接4個按鍵(S1、S2、S3、S4)；4個按鍵輸入信號經(jīng)集成電路內(nèi)的控制電路，控制算法處理電路中的不同算法，計算結(jié)果輸入集成電路(M1)內(nèi)的(LCD)驅(qū)動電路，(LCD)驅(qū)動電路與液晶顯示器(LCD)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體能量消耗監(jiān)測儀，其特征在于，集成電路(M1)的腳6，7，55，56接電源部分的B端；集成電路(M1)的腳5，15，19，20接地，集成電路(M1)的腳9與電源部分A端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體能量消耗監(jiān)測儀，其特征在于，集成電路(M1)的腳17，18與第一晶體(U2)連接，集成電路(M1)的腳46，47與第二晶體(U3)連接，第一晶體(U2)與電容C12，C13組成第一頻率振蕩電路，第二晶體(U3)與電容C1，C2組成第二頻率振蕩電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體能量消耗監(jiān)測儀，其特征在于，加速度傳感器(S)與電容(C6)、電阻(R5)并聯(lián)跨接在電源部分A端和運算放大器(U4)的同相端之間；運算放大器(U4)的腳6和腳7之間并聯(lián)電阻(R7)、電容(C11)，腳6與電源部分A端之間串聯(lián)電阻(R6)和可調(diào)電位器(R8)組成有源低通濾波器；運算放大器(U4)的腳1和腳2之間并聯(lián)電阻(R3)、電容(C9)，腳2和腳7之間串聯(lián)電容(C10)和電阻(R4)，腳3接電源部分A端構(gòu)成帶通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體能量消耗監(jiān)測儀，其特征在于，電源部分由一節(jié)1.5V電池，集成器件(U1)和肖特基二極管(T1)，以及三個電容(C3，C4，C5)，一個電感(L1)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體能量消耗監(jiān)測儀，其特征在于，集成電路(M1)內(nèi)的LCD驅(qū)動電路公共輸出端腳57至60和段輸出端腳62至74分別與液晶顯示器(LCD)的輸入端連接。
專利摘要人體能量消耗監(jiān)測儀,設(shè)有電源部分,加速度傳感器S,運算放大器U4,加速度傳感器的輸出電壓經(jīng)運算放大器濾波、放大后輸入集成電路M1,集成電路M1主要由A/D轉(zhuǎn)換器,控制電路,算法處理電路和LCD驅(qū)動電路組成。集成電路的輸入信號首先經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,按四個按鍵輸入控制信號,控制算法處理電路按不同算法計算,結(jié)果經(jīng)LCD驅(qū)動電路輸出到液晶顯示器。特點是僅用一節(jié)1.5伏電池,三個集成器件,體積小,重量輕,功耗小,可隨身佩帶。
文檔編號A61B5/00GK2295453SQ97211528
公開日1998年10月28日 申請日期1997年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月26日
發(fā)明者馮軍, 李沖, 李少林 申請人:中國華大集成電路設(shè)計中心, 北京德智園醫(yī)藥科技開發(fā)有限公司