运动健康方案四电极脂肪秤芯片方案设计

　今天我们介绍一款基于国产的单片机开发的四电极脂肪秤设计方案，这款四电极脂肪秤主控芯片——CSU18M92，采用LQFP48和LQFP64的封装形式，可以满足不同的智能四电极脂肪秤方案的开发需求，另外该芯片在带有LCD驱动和LED驱动，4×24、622的LCD驱动，414 LED驱动，进一步加强该芯片适配能力。另外提一句该芯片是4电极交流人体阻抗测量（BIM)模块，并支持心率测量功能，功能强大，支持桥式传感器，可在人体秤、蓝牙体脂秤等产品上使用。是不可多得的芯片精品。

　　四电极脂肪秤方案测量原理

　　1.测体重

　　目前市场上测体重传感器很成熟了：一个应变片电阻即可通过其电阻形变量计算相应的施力量。对于体重秤一般采取四组应变片传感器组成桥式电路提高测量范围和稳定性。如下图所示：

　　2.测体脂

　　现在体脂秤一般采用生物电阻测量法(Bio-impedance analysis,简称BIA)来测量体脂，即在很短的时间内即可获得颇准确的测量值。BIA测量法的主要原理乃是将身体简单分为导电的体液、肌肉等，以及不导电的脂肪组织，测量时由电极片发出极微小电流经过身体，若脂肪比率高，则所测得的生物电阻较大；反之亦然。BIA就是经由此种机转来做体脂率的测量。

　　体脂秤一般采用四电极生物阻抗分析方式，四电极体脂秤通过左右脚的两个电极（E1、E3）产生安全正弦激励信号（一般为50KHz），再从另外两个电极（E2、E4）检测到电压信号，该信号经过放大、整流、A/D转换，再经MCU处理后计算出人体阻抗，再结合人体模型即可计算出体脂等参数。

　　四电极脂肪秤方案是以CSU18M92四电极测脂模块做方案开发实现功能的。

　　CSU18M92是一款心电采集和四电极人体成分分析模组。心电采集功能提供心率值和心电波形原始AD值，配合APP SDK包可实现心电波形显示。内嵌人体生物阻抗测量（BIM）专用芯片，支持四电极阻抗测量，自带人体成份算法库，提供人体脂肪率、肌肉率、水份率、基础代谢率、内脏脂肪等级、蛋白质、身体年龄、身体得分等多项参数。另外内置24bit Sigma-Delta ADC、8K×16位MTP程序存储器、128字节EEPROM和896字节数据存储器，提供高精度体重测量和开发充足的开发资源。提供UART接口与外部通信。

　　四电极脂肪秤方案主系统硬件架构主要由电池、LCD屏、按键、压力传感器、测脂电路和EEPROM数据存储器组成。外围电路非常简单，既节约了成本，又增强了可靠性。LCD玻璃、按键、压力传感器和EEPROM芯片直接与CSU18M92的管脚连接。测人体电阻电路由运放和部分电阻电容组成，此电路需要的激励方波信号由CSU18M92内部集成的PWM模块产生，节省了信号发生电路。