#第六届立创电赛#运动数据检测模块 - 嘉立创EDA开源硬件平台

注：* 为必填项

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* 1、项目功能介绍

         我们正处于物联网和数字化蓬勃发展的时代，但我们的生活中仍然还有很多可以通过数字化来进行赋能和改进的场景。现代生活中，健康是第一要义，身体健康离不开锻炼，针对现有健身房健身场景数据分析环节的缺失，我希望可以设计出一个用于运动数据检测的通用性检测设备，并将健身数据实时传输到手机端进行查看，或可在电脑端进行数据分析，并将分析结果反馈回运动方案的制订等环节。

   为了实现运动数据检测设备的功能设计，我分析了现有健身房的大部分设备的运动模式，并找到了他们的共性。健身房的运动空间是固定的，所以其运动均可描述为周期性的往复运动，并可将单周期的运动采用线位移和角位移的方式进行描述。所以可以通过测距传感器和角度传感器对运动的次数，频率等进行计算，再配合健身设备的型号（获取单周期运动量），便可估算出我们在一次健身中的整体运动量、运动次数、运动频率等数据。数据可以通过蓝牙模块传到手机APP，也可通过其余方式传输入网。

   设备设计为电池设备，蓝牙未连接时，设备休眠，蓝牙连接后，设备唤醒。自带充电模块，充电时有led指示。

*2、项目属性

请输入内容…

         该项目为个人项目，且完全独立完成，并属于首次公开，并未参加过其余比赛或答辩。

注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。

* 3、开源协议

请输入内容…

       愿意开源所有内容，包含硬件、软件和3D外壳模型，但如无本人同意，希望不要用于商业用途。

注：利他即利己，请认真阅读下述内容。

1. 拥抱开源，赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上；
2. 若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题，则这一部分实现的功能就是项目的核心功能；比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化，则电子负载为核心功能，上位机软件为辅助功能；比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信，则此485模块实现的通讯功能为辅助功能；
3. 项目应选择适合自己的开源协议，若项目引用其他开源项目，应注明来源并遵循原作者的开源协议规定；原创项目推荐使用GPL3.0开源协议；
4. 直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。

请在竞赛阶段填写 ↓

*4、硬件部分

请输入内容…

运动检测设备硬件介绍

1.      硬件功能需求分析

我们想要制作的是一个用于检测周期性运动的设备，而周期性通过角度和距离进行判断，所以需要角度传感器和距离传感器，我选用的是常用的MPU6050角度传感器和维特智能VL53L0红外测距传感器；其次是数据处理和控制核心，我选用的是非常通用的航顺HK32F103C8T6芯片作为主控；然后是数据通信部分，可用于和手机通信入网或其他方式入网，采用的是汇承HC08蓝牙模块，同时预留了ZIGBEE通信模块接口，可以焊接泽耀A40的ZIGBEE模块；最后是电源和功耗控制部分，电源采用1s锂电池，模块集成充电电路，并通过稳压芯片降至3.3V为主控供电，每个功能模块均设置有电源控制开关，可以通过引脚信号对不用的功能断电。

2.      硬件功能分块详解

2.1  HK32F103C8T6芯片系统电路

图1

如图1所示，主控电路部分除了最基本的晶振电路、复位电路和下载电路外，还加入了电量检测和掉电存储的功能电路。晶振电路包含8M晶振和32.768K晶振，32.768K晶振负载电容为10pf，小于的电容可能会导致晶振不起振。电量检测采用分压检测，并采用电容稳压滤波。掉电存储采用AT24C02存储芯片，其采用EEPROM通信。

2.2 传感器电路

图2

如图2所示，维特智能VL53L0红外测距传感器采用的是6Pin接口，可以通过串口或IIC方式进行数据接收，运动检测模块可以同时接入两个维特智能测距模块，采用MODBUS协议获取距离；角度传感器采用的是MPU6050芯片，采用IIC进行数据获取，比较麻烦的是，焊接MPU6050芯片比较困难，最好使用热风枪焊接，再使用烙铁补焊。

2.3 通信电路   

图3

如图3所示，通信部分采用的是HC08蓝牙模块，可以直接使用其手机APP进行通信和调试；ZIGBEE模块为预留通信方式，可以用于多模块组网通信，暂未开发其软件功能。

2.4 电源和充电电路

图4

如图4所示，运动检测设备采用MicroUSB口进行充电，同时可以进行串口DEBUG，充电芯片采用SGM4056充电芯片，降压稳压部分采用662K芯片，并加入了反接保护。

2.5 功耗控制电路

图5

如图5所示，运动检测设备采用DTC115EE三极管和SI2333MOS管组成电源控制开关，主控可以根据实时运行环境控制各部分的电源供应，从而降低功耗。

注：推荐使用立创EDA。若选择其他EDA工具，请在附件上传PDF格式的原理图，PDF格式的PCB图纸，Gerber格式的PCB文件。这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。

*5、软件部分

请输入内容…

运动检测设备软件介绍

1.      软件代码结构分析

软件首先采用STM32Cube进行配置生成，包含引脚配置、时钟配置、下载配置、ADC配置、定时器配置、串口配置等（具体可参考附件源码）。然后在生成的代码上使用Keil5进行开发，添加文件夹和文件，最终代码结构如图1所示，添加的文件夹包含“APP”、“UART”、“SYSTEM”、“EEPROM”、“MPU6050”。“APP”文件夹内部为上层应用层函数，并包含了自己设计的一个简单的任务系统，在main函数中进行调用；“UART”文件夹包含串口的底层函数封装，由应用层函数进行调用；“SYSTEM”文件夹包含时钟和休眠相关函数；“EEPROM”文件夹包含掉电保存相关读写功能；“MPU6050”文件夹包含角度传感器相关底层函数。在main.c文件中包含详细的代码结构描述，如图1所示。

图1

2.      软件功能文件详解

2.1  “APP”文件夹文件

“APP”文件夹中包含三个C文件，All_Data，All_Task，App_Function，All_Data文件中包含参数初始化函数，可用于存储一些设备的基本信息以及掉电保存参数。All_Task文件中包含了构建任务系统的基本函数，并在其h文件中详细说明了其移植方法，是一种可以推广的原创任务系统，如图2所示。App_Function文件中包含各个任务函数的最上层函数。

图2

2.2 “UART” 文件夹文件

“UART”文件夹中包含六个C文件，Uart文件中包含串口最底层的读写函数，并支持printf打印函数。Uart_Comunicate_Profile文件中包含串口通信协议相关函数。Uart1、Uart2、Uart3文件分别包含3个串口的数据接收函数。Modbus_Profile文件定义了相关结构体。

2.3 “SYSTEM” 文件夹文件

“SYSTEM”文件夹中包含一个C文件，包含时钟和休眠相关函数，包含按键唤醒和定时唤醒函数，定时唤醒暂未使用。

2.4 “EEPROM” 文件夹文件

“EEPROM”文件夹中包含一个C文件，包含软件IIC通信的基础函数。

2.5 “MPU6050” 文件夹文件

“MPU6050”文件夹中包含四个C文件，可以将mpu6050的原始数据转化为三维角度，这部分代码移植于一个飞控代码。

注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。

*6、BOM清单

请输入内容…

注：项目涉及的BOM清单。这个位置请上传BOM的截图。清单详情请以PDF的格式上传到附件中。建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。

*7、大赛LOGO验证

请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。

点击zip下载大赛logo标识！ （大赛标识）.zip

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；

视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。

更多详情：https://diy.szlcsc.com/posts/06c94d90c2c447dfbd9ed7339ff4a5b1