2020年TI杯大学生电子设计大赛 无线运动传感器节点 作品开源（ PCB、设备/服务器工程、文档、测试视频、设计报告）

简介

作者博客主页：
https://blog.csdn.net/weixin_44578655

该文档及相关资料系博主参加2020年TI杯大学生电子设计大赛的作品，关联博客：
https://blog.csdn.net/weixin_44578655/article/details/109020022

资料链接（百度网盘）：
链接：https://pan.baidu.com/s/1WnXZ1bDB-cs1LRwfiP6rYg
提取码：iqek

目录：

原理图、PCB

PCB是使用立创EDA绘制的，文件夹中的AD文件是从立创EDA导出的
导出后边框和字符可能会有点问题。

推荐使用立创EDA！
由于编辑文档时，立创EDA的工程还未发布：
可以过段时间查看我的LCEDA开源首页：
https://oshwhub.com/doee

• ADS1292R心电采集模块
• STM32F103C8T6最小系统模块
• LMT70模块

板子三部分通过跳线帽连接作为一体使用，也可以掰开单独使用.

单片机的晶振使用的是8M有源晶振，另外晶振可以不用焊，程序默认使用的是内部晶振。

把LMT70的焊盘扩大了，好焊一些，但不知道测温手触摸到焊盘会不会有影响。

为了元器件布局紧凑些，没有留元件字符标号。

服务器端工程源码：

服务器端编译环境为VS2019，语言为C#
如果是初次接触上位机编写，给大家推荐一个基础入门的上位机设计教程：
https://www.cnblogs.com/liaocheng/p/9144317.html

服务器端工程的压缩包包含多个工程：

最终使用的是上图箭头指向的版本。

在上图的目录下，有工程生成的exe文件，可以直接运行

由于时间关系，该版本不完善，切换wifi和蓝牙模式时，需要关掉重新打开再切换。

蓝牙映射出的串口默认波特率为115200
windows下如何更改蓝牙虚拟串口的参数，详见：

https://blog.csdn.net/px_528/article/details/70782059
TCP模式下的IP地址需要在源码中更改，所以如果不打算参考源码的话，这个服务器端的软件是没法直接使用的（比赛时间紧张，很多细节无法完善）

设备端各模块

设备端的源码我尽量注释，代码结构尽量弄清晰一些，也就比赛完这段时间有心情去整理了。

设备端源码文档结构

系统框图：

软件框架：

这是在报告里写的，为了高大上一点，就称作“任务”了，不要被误导，并不是多任务！

系统所有模块均运行在main函数的大循环中，通过软件定时，实现各个模块的定时循环运行。
软件定时方法，以按键扫描举例：

	if(sys_tick - key_tick >= 10)	
	{
		key_tick = sys_tick;
		//按键扫描、处理等等
	}

其中sys_tick是全局变量，每1ms会自增1（通过1ms的定时器中断精确计数），用于系统运行计时（一般称为系统时基），有了它可以方便实现软件定时。
上述代码实现的效果是，每10ms，if判断就成立一次，放在大循环里就可以实现10ms的定时，每10ms扫描一次，可以免去按键消抖，同时降低系统运行开销。
每个模块的工作基本都采用这种方式实现软件定时执行，方便设定定时周期。

关于ADS1292模块

连接线序
VIN—3.3V~5V
3V3—3.3V
GND—GND
DRDY—PA8
CS—PB12
CLK—PB13
DOUT—PB14
SDIN—PB15

其中“3V3”引脚专门为ADS1292模块的数字部分供电，减少对模拟部分的干扰。
提供两种选择：

1. 使用外部的3.3V，也就是3V3引脚要接外部的3.3V，同时按图示使用跳线帽将两框选引脚短接。
   

2. 使用系统内部稳压出来的3.3V，这时候3V3引脚可以不接，需要按下图接跳线帽。

心电电极贴片的位置
购买下图这种导联线的话：

根据颜色，按下图方式连接，测出的心电波形才是正确的。

关于陀螺仪模块

陀螺仪模块部分我使用的是一个冷门的模块，这个应用只用到pitch轴，因此使用普通的MPU6050就可以。

陀螺仪模块绑在腿上，实现步数测量，详细内容参见设计报告。

关于蓝牙模块和上位机

蓝牙模块使用HC05

由于系统最初是使用蓝牙上位机的，因此工程中保留了蓝牙数据发送部分。

配套的蓝牙调试上位机为：

相当好用的一款上位机，在应用市场可以搜索到，界面控件可以二次开发，这次电赛有好多做A题的组别都是直接使用的这款上位机，可以说这个APP作者拯救了一大波参加电赛的。

关于LMT70

LMT70可以通过IO口供电，这是手册推荐的。
使用stm32自带的12位ADC，加入均值滤波后数据挺稳的。

关于esp8266

模块的具体型号为esp8266-01s，初始化部分主要为AT指令配置wifi和服务器等。

esp8266是后期改的，由于板子上原来没有留接口，就只能用蓝牙的接口了，两个模块的供电电压不太一样（蓝牙：3.6-6，esp8266：3.3V），因此加了一块洞洞转接板，板上有稳压模块（不能用AMS1117，由于系统供电是锂电池3.7-4.2V，而1117要求压差比较大，必须使用低压差LDO才可以正常输出3.3V，这里使用的是TPS73233DBVR）

关于屏幕

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

选“老款不带片选CS”

这种SPI驱动的LCD刷新速度还可以，至少心电波形的实时显示还是可以满足的。

店家提供stm32部分的源码，设计PCB的时候也是按照屏幕例程中的引脚定义来的（使用硬件SPI）。

设备外壳

外壳使用solidworks绘制，材质：亚克力、铜柱，设备：雕刻机、手。
最后一天时间比较急，手残把屏幕的安装孔画错了，也能凑合装。

设计报告

设计报告我们抽出整整一天来写的，真实反映了作品内容，报告上的相关方案也是实际采用的方案。

word版本的设计报告包含了Fir滤波器理论计算部分（pdf版本是最终提交的版本不含这部分）。队友这块的理论分析写的超认真，但由于最后超页数了，提交之前被我一刀砍了。

制作成本

ADS1292R：30rmb左右一片
stm32f103c8t6: 10rmb
LMT70：10（不好焊） （自己做就别用这个玩意儿啦，换成NTC也可以）
其他元件<30rmb
屏幕：加邮费46
锂电池+充电模块等：< 15rmb (3.7V小电池就行)
蓝牙/WIFI模块：<15rmb
陀螺仪模块：如果使用MPU6050的话，5rmb就可以买到
导联线：加邮费30
心电电极：20
总共200rmb左右，相比电赛期间某宝动辄300+的单独心电模块真是智者见智了。