2020年TI杯大學生電子設計大賽 無線運動感測器節點 作品開源（ PCB、裝置/伺服器工程、檔案、測試視訊、設計報告）

簡介

作者部落格主頁：
https://blog.csdn.net/weixin_44578655

該檔案及相關資料系博主參加2020年TI杯大學生電子設計大賽的作品，關聯部落格：
https://blog.csdn.net/weixin_44578655/article/details/109020022

資料連結（百度網路硬碟）：
連結：https://pan.baidu.com/s/1WnXZ1bDB-cs1LRwfiP6rYg
提取碼：iqek

目錄：

原理圖、PCB

PCB是使用立創EDA繪製的，資料夾中的AD檔案是從立創EDA匯出的
匯出後邊框和字元可能會有點問題。

推薦使用立創EDA！
由於編輯檔案時，立創EDA的工程還未釋出：
可以過段時間檢視我的LCEDA開源首頁：
https://oshwhub.com/doee

• ADS1292R心電採集模組
• STM32F103C8T6最小系統模組
• LMT70模組

板子三部分通過跳線帽連線作為一體使用，也可以掰開單獨使用.

微控制器的晶振使用的是8M有源晶振，另外晶振可以不用焊，程式預設使用的是內部晶振。

把LMT70的焊盤擴大了，好焊一些，但不知道測溫手觸控到焊盤會不會有影響。

為了元器件佈局緊湊些，沒有留元件字元標號。

伺服器端工程原始碼：

伺服器端編譯環境為VS2019，語言為C#
如果是初次接觸上位機編寫，給大家推薦一個基礎入門的上位機設計教學：
https://www.cnblogs.com/liaocheng/p/9144317.html

伺服器端工程的壓縮包包含多個工程：

最終使用的是上圖箭頭指向的版本。

在上圖的目錄下，有工程生成的exe檔案，可以直接執行

由於時間關係，該版本不完善，切換wifi和藍芽模式時，需要關掉重新開啟再切換。

藍芽對映出的串列埠預設波特率為115200
windows下如何更改藍芽虛擬串列埠的引數，詳見：

https://blog.csdn.net/px_528/article/details/70782059
TCP模式下的IP地址需要在原始碼中更改，所以如果不打算參考原始碼的話，這個伺服器端的軟體是沒法直接使用的（比賽時間緊張，很多細節無法完善）

裝置端各模組

裝置端的原始碼我儘量註釋，程式碼結構儘量弄清晰一些，也就比賽完這段時間有心情去整理了。

裝置端原始碼檔案結構

系統框圖：

軟體框架：

這是在報告裡寫的，為了高大上一點，就稱作「任務」了，不要被誤導，並不是多工！

系統所有模組均執行在main函數的大回圈中，通過軟體定時，實現各個模組的定時迴圈執行。
軟體定時方法，以按鍵掃描舉例：

	if(sys_tick - key_tick >= 10)	
	{
		key_tick = sys_tick;
		//按鍵掃描、處理等等
	}

其中sys_tick是全域性變數，每1ms會自增1（通過1ms的定時器中斷精確計數），用於系統執行計時（一般稱為系統時基），有了它可以方便實現軟體定時。
上述程式碼實現的效果是，每10ms，if判斷就成立一次，放在大回圈裡就可以實現10ms的定時，每10ms掃描一次，可以免去按鍵消抖，同時降低系統執行開銷。
每個模組的工作基本都採用這種方式實現軟體定時執行，方便設定定時週期。

關於ADS1292模組

連線線序
VIN—3.3V~5V
3V3—3.3V
GND—GND
DRDY—PA8
CS—PB12
CLK—PB13
DOUT—PB14
SDIN—PB15

其中「3V3」引腳專門為ADS1292模組的數位部分供電，減少對模擬部分的干擾。
提供兩種選擇：

1. 使用外部的3.3V，也就是3V3引腳要接外部的3.3V，同時按圖示使用跳線帽將兩框選引腳短接。
   

2. 使用系統內部穩壓出來的3.3V，這時候3V3引腳可以不接，需要按下圖接跳線帽。

心電電極貼片的位置
購買下圖這種導聯線的話：

根據顏色，按下圖方式連線，測出的心電波形才是正確的。

關於陀螺儀模組

陀螺儀模組部分我使用的是一個冷門的模組，這個應用只用到pitch軸，因此使用普通的MPU6050就可以。

陀螺儀模組綁在腿上，實現步數測量，詳細內容參見設計報告。

關於藍芽模組和上位機

藍芽模組使用HC05

由於系統最初是使用藍芽上位機的，因此工程中保留了藍芽資料傳送部分。

配套的藍芽偵錯上位機為：

相當好用的一款上位機，在應用市場可以搜尋到，介面控制元件可以二次開發，這次電賽有好多做A題的組別都是直接使用的這款上位機，可以說這個APP作者拯救了一大波參加電賽的。

關於LMT70

LMT70可以通過IO口供電，這是手冊推薦的。
使用stm32自帶的12位元ADC，加入均值濾波後資料挺穩的。

關於esp8266

模組的具體型號為esp8266-01s，初始化部分主要為AT指令設定wifi和伺服器等。

esp8266是後期改的，由於板子上原來沒有留介面，就只能用藍芽的介面了，兩個模組的供電電壓不太一樣（藍芽：3.6-6，esp8266：3.3V），因此加了一塊洞洞轉接板，板上有穩壓模組（不能用AMS1117，由於系統供電是鋰電池3.7-4.2V，而1117要求壓差比較大，必須使用低壓差LDO才可以正常輸出3.3V，這裡使用的是TPS73233DBVR）

關於螢幕

連結：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-22419023648.11.103e497cFxRZgy&id=526022333035

選「老款不帶片選CS」

這種SPI驅動的LCD重新整理速度還可以，至少心電波形的實時顯示還是可以滿足的。

店家提供stm32部分的原始碼，設計PCB的時候也是按照螢幕例程中的引腳定義來的（使用硬體SPI）。

裝置外殼

外殼使用solidworks繪製，材質：亞克力、銅柱，裝置：雕刻機、手。
最後一天時間比較急，手殘把螢幕的安裝孔畫錯了，也能湊合裝。

設計報告

設計報告我們抽出整整一天來寫的，真實反映了作品內容，報告上的相關方案也是實際採用的方案。

word版本的設計報告包含了Fir濾波器理論計算部分（pdf版本是最終提交的版本不含這部分）。隊友這塊的理論分析寫的超認真，但由於最後超頁數了，提交之前被我一刀砍了。

製作成本

ADS1292R：30rmb左右一片
stm32f103c8t6: 10rmb
LMT70：10（不好焊） （自己做就別用這個玩意兒啦，換成NTC也可以）
其他元件<30rmb
螢幕：加郵費46
鋰電池+充電模組等：< 15rmb (3.7V小電池就行)
藍芽/WIFI模組：<15rmb
陀螺儀模組：如果使用MPU6050的話，5rmb就可以買到
導聯線：加郵費30
心電電極：20
總共200rmb左右，相比電賽期間某寶動輒300+的單獨心電模組真是智者見智了。