人體成分測量裝置的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)工作時(shí)，首先對單片機(jī)編程，經(jīng)過光電耦合器件控制正弦信號發(fā)生器發(fā)出多個(gè)頻率(10kHz、50kHz、200kHz)的正弦電壓信號，再由恒流源電路(電壓控制電流源)將信號發(fā)生器的正弦波電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，經(jīng)過電流電極輸入到人體;電壓電極采集電壓信號，由于電壓信號幅值很小，經(jīng)差分放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，再輸入單片機(jī)完成相應(yīng)的處理。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的作用是：控制電極通道的選擇，產(chǎn)生控制信號送正弦信號發(fā)生器，對采集的電壓信號與輸入的電流源信號完成相應(yīng)運(yùn)算求出生物電阻抗，再根據(jù)生物電阻抗與人體成分含量的關(guān)系計(jì)算出人體成分含量的各個(gè)參數(shù)。

　　本裝置為在體測量裝置，考慮到受試者的安全，與受試者相連的電路部分和電網(wǎng)電壓之間用光電耦合管進(jìn)行電氣隔離。另外，激勵(lì)電極施加于人體上的激勵(lì)電流的幅值也控制在100mA，遠(yuǎn)低于人體對電流的最小感覺闋值，從而保證了受試者的安全。

　　電極選擇開關(guān)電路用來選通8個(gè)電極中的4個(gè)電極，從而測量人體各個(gè)環(huán)段阻抗。本裝置設(shè)計(jì)了一種多路選擇開關(guān)來控制相應(yīng)的電極，如圖5所示。圖中電極的標(biāo)號與圖3電極標(biāo)記對應(yīng)，1、3、5、7電極為電流電極，2、4、6、8電極為電壓電極， K1、K2、K3、K4均為選擇開關(guān)，由單片機(jī)控制其選擇的通道。

　　根據(jù)人體的5環(huán)段模型，測量每個(gè)環(huán)段的電阻抗，通道開關(guān)的選通表如表1所示。生物電阻抗一般都很小，在微弱的電流的激勵(lì)下產(chǎn)生的壓降也很小，因此在模數(shù)轉(zhuǎn)換前需對信號進(jìn)行放大。為滿足信號采集的要求，采用12位、逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件AD1674，其轉(zhuǎn)換速度最大為35ms，轉(zhuǎn)換精度≤0.05%。

　　系統(tǒng)要求顯示出單片機(jī)處理后得到的人體成分含量，所以要用到顯示設(shè)備。在設(shè)計(jì)中，選用分辨率為320×240的SYM320240B點(diǎn)陣式液晶顯示器。液晶顯示器通過液晶顯示控制器SED1335與單片機(jī)直接相連，接受單片機(jī)的指令，完成顯示功能。