【摘 要】
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可穿戴设备可以检测人体的微电流、测量体温、监测心率血压,还能测量周围环境的温度、压强、湿度等因素,从而达到了监控健康、预防疾病的目的。但目前可穿戴产品具有价格高昂、功能单一、续航能力不足和集成度低等缺点,改善数据采集系统可以有效解决这些问题。本系统所用到的微流体生物传感器可以检测重金属离子(Zn2+、Cd2+、Pb2+)的浓度,通过分析人体中这些重金属离子的浓度情况,可以对被检测者的健康状况进行评
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可穿戴设备可以检测人体的微电流、测量体温、监测心率血压,还能测量周围环境的温度、压强、湿度等因素,从而达到了监控健康、预防疾病的目的。但目前可穿戴产品具有价格高昂、功能单一、续航能力不足和集成度低等缺点,改善数据采集系统可以有效解决这些问题。本系统所用到的微流体生物传感器可以检测重金属离子(Zn2+、Cd2+、Pb2+)的浓度,通过分析人体中这些重金属离子的浓度情况,可以对被检测者的健康状况进行评估。本文以STM32为控制芯片设计数据采集系统,主要完成如下内容:一、采用电压跟随器与过零比较器的电路结构设计专用的三端传感器接口电路,实现传感器的供电与数据采集的功能;利用干电池和LM7805、LM7905构成电源电路,为单片机、电源转换芯片和运算放大器等提供稳定的电压;使用LM324构造减法电路,使单片机输出的电压被下拉至负值,以满足三端传感器工作的电压需求;利用HC-05蓝牙模块及其相应的接口电路实现数据的传输。二、在KEIL开发平台上利用C语言实现对STM32单片机的编程控制,通过单片机的DAC数模转换模块给传感器进行供电并利用ADC模数转换模块采集传感器输出的电压与电流信息;用JAVA语言设计了一个基于安卓studio开发平台的APP以显示三端传感器输出的I–V曲线,或用MATLAB软件绘制数据图像,根据曲线可以明显地分析出样品中是否含有重金属离子及相应重金属离子的浓度。三、设计并制作了5 cm×5cm PCB板,提高了系统的集成度。本系统在传统的数据采集系统基础上,增加了电压跟随器与过零比较器的电路结构,解决了阻抗匹配的问题;制造的PCB板提高了电路的集成度;设计的手机APP使测试结果可视化,完善了系统的功能;采用电池供电提高了系统的续航能力;系统的整体设计成本低,结合稳定、灵敏、体积小巧的传感贴片达到了可穿戴的目的。
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