CN205493833U - 人体步态分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种人体步态分析装置，包括：足垫PCB电路板和信号处理PCB电路板，足垫PCB电路板包括20个压力传感器和排线插头，信号处理PCB电路板包括排线插座、供电模块、基准电压生成模块、模拟开关模块、信号处理模块和外部电源，模拟开关模块包括3个模拟多路复用器，信号处理模块包括微处理器和蓝牙模块，其中，每个压力传感器采集到用户的足底部压力信号通过模拟开关模块的3个模拟多路复用器传输给微处理器，微处理器对接收到的足部压力信号进行处理以得到足部压力数据，并通过蓝牙模块将足部压力数据传输给智能终端设备，由此，能够使智能终端设备对足部压力数据进行分析，进而对用户的身体状况问题做出判断。

Description

人体步态分析装置

技术领域

本实用新型涉及智能技术领域，特别涉及一种人体步态分析装置。

背景技术

一般而言，当人体出现骨骼肌肉***的疾病或神经细胞病变时，会造成行走状态(即步态)出现一定的问题。可以说，步态是人体结构与功能、运动调节***、行为及心理活动在行走时的外在表现。因此，基于可穿戴的步态分析有助于指导医生等相关人员进行疾病诊断，指导病人复健，开展相关慢性疾病管理研究等。

相关技术中，步态分析装置非常简单，例如通过卷尺、秒表、量角器等工具测量步距、步速和步频等参数，这种方式检测效率较低，准确性也较差，对医生等相关人员的辅助作用也较小。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出了一种人体步态分析装置，该装置能够准确采集到用户足部的压力信号，并对该压力信号进行处理，有助于智能终端设备分析，以获得用户的身体健康状况。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种人体步态分析装置，包括：足垫PCB电路板和信号处理PCB电路板，所述足垫PCB电路板包括嵌入在足垫中的20个压力传感器和排线插头，所述信号处理PCB电路板包括排线插座、供电模块、基准电压生成模块、模拟开关模块、信号处理模块和外部电源，所述供电模块包括充电模块、充电电池和电压调整器，所述基准电压生成模块包括ADR525基准电压源、第十电阻和AD8532AN第二电源放大器，所述模拟开关模块包括3个DG408L模拟多路复用器、AD8532AN第一电源放大器和第十六电阻，所述信号处理模块包括STM8L151C8微处理器和蓝牙模块，其中，每个所述压力传感器的两端分别与所述排线插头的两个相邻的管脚相连，所述排线插座通过所述排线插头的管脚与所述排线插头相连，所述充电电池通过所述电压调整器分别给所述基准电压生成模块和所述模拟开关模块提供工作电源，所述第十电阻的第一端和所述第二电源放大器的第8管脚均与所述工作电源相连，第十电阻的第二端分别与所述基准电压源的第1管脚、所述第二电源放大器的第3管脚相连，所述基准电压源的第2管脚和所述第二电源放大器的第4管脚均接模拟地，所述第二电源放大器的第1管脚和第2管脚相连，所述第二电源放大器的第1管脚输出基准电压，所述基准电压通过所述排线插座供给所述20个压力传感器，所述排线插座通过所述3个模拟多路复用器将所述20个压力传感器采集的足部压力信号传输给所述微处理器，所述3个模拟多路复用器与所述第一电源放大器相连，并形成第一节点，所述第一节点通过所述第十六电阻接模拟地，所述第一电源放大器的输出端与所述微处理器相连，所述微处理器通过所述蓝牙模块将处理后得到的足部压力数据传输给智能终端设备，所述外部电源用于给所述信号处理模块供电。

本实用新型的人体步态分析装置，通过足垫PCB电路板的压力传感器采集用户在行走时足部的压力信息，并通过信号处理PCB电路板的模拟开关模块将足部压力信息传输给信号处理模块的微处理器，通过微处理器将足部压力信号转换为可供智能终端设备分析的足部压力数据，进而微处理器将转换后的足部压力数据通过蓝牙模块发送给智能终端设备，由此，通过智能终端设备对用户的健康状况进行分析。本实用新型的装置能够自动完成对用户行走时足部压力的检测，且能自动对采集到的足部压力信号进行处理，效率高，智能化程度高。

另外，本实用新型上述的人体步态分析装置还可以具有如下附加特征：

在一些示例中，所述信号处理模块还包括：复位电路和晶振电路，所述复位电路包括第一电阻，第一二极管、第一开关和第三电容，所述晶振电路包括晶振、第四电容和第五电容，其中，所述第一开关与所述第三电容并联连接，并形成第二节点和第三节点，所述第三节点接数字地，所述微处理器的第2管脚与所述第二节点相连，并通过所述第一电阻与所述外部电源相连，所述第二节点与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极接所述外部电源，所述微处理器的第3脚与晶振的输入端相连，所述微处理器的第4脚与所述晶振的输出端相连，所述晶振的输入端通过第四电容接所述数字地，所述晶振的输出端通过第五电容接所述数字地。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的人体步态分析装置的结构框图；

图2为根据本实用新型实施例的人体步态分析装置的足垫PCB电路板示意图；

图3为根据本实用新型实施例的人体步态分析装置的信号处理PCB电路板示意图；

图4、图5、图6、图7、图8、图9为根据本实用新型实施例的人体步态分析装置的各组成模块的结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的基于神经网络动态特征的片上网络资源映射方法，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的实施例提出了一种人体步态分析装置。

图1为根据本实用新型一个实施例的人体步态分析装置的结构示意图。

如图1所示，该人体步态分析装置包括：足垫PCB电路板100和信号处理PCB电路板200。

具体地，如图2所示，足垫PCB电路板100包括嵌入在足垫中的20个压力传感器(SP1～SP20)和排线插头J1。

图3为信号处理PCB电路板200的示意图，该信号处理PCB电路板200包括排线插座J2、供电模块210、基准电压生成模块220、模拟开关模块230、信号处理模块240和外部电源VC33。

其中，供电模块210包括充电模块211、充电电池212和电压调整器U2。模拟开关模块包括3个DG408L模拟多路复用器DG408L和AD8532AN第一电源放大器U4B。信号处理模块240包括STM8L151C8微处理器U1和蓝牙模块U8。

在本实用新型的实施例中，每个压力传感器的两端分别与排线插头J1的两个相邻的管脚相连，排线插座J2通过排线插头J1的管脚与排线插头J1相连，充电电池212通过电压调整器U2分别给基准电压生成模块220和模拟开关模块230提供工作电源，基准电压生成模块220通过排线插座J2给20个压力传感器(SP1～SP20)提供基准电压VREF2.5，排线插座通过3个模拟多路复用器DG408L将20个压力传感器(SP1～SP20)采集的足部压力信号传输给微处理器U1，3个模拟多路复用器DG408L与第一电源放大器U4B相连，并形成第一节点，第一电源放大器U4B的输出端与微处理器U1相连，微处理器U1通过蓝牙模块U8将处理后得到的足部压力数据传输给智能终端设备，外部电源VC33用于给信号处理模块200供电。

其中，工作电源的电压值为3.3V。

具体而言，如图4所示，充电模块211包括串联连接的Micro mini USB插槽J3和TP4056线性充电器U3，线性充电器U3与充电电池212并联连接，充电电池212通过XC6206P332MR电压调整器U2输出电压为3.3V的工作电源。

可选地，充电电池212可以是锂离子电池。

在本实用新型的实施例中，如图5所示，基准电压生成模块220包括ADR525基准电压源U5、第十电阻R10和AD8532AN第二电源放大器U4A，其中，第十电阻R10的第一端和第二电源放大器U4A的第8管脚均与工作电源相连，第十电阻R10的第二端分别与基准电压源U5的第1管脚、第二电源放大器U4A的第3管脚相连，基准电压源U5的第2管脚和第二电源放大器U4A的第4管脚均接模拟地AGND，第二电源放大器U4A的第1管脚和第2管脚相连，第二电源放大器U4A的第1管脚输出基准电压VREF2.5。

进一步地，如图6所示，排线插座J2的第奇数管脚均与基准电压VREF2.5相连。如图7所示，3个模拟多路复用器DG408L的第8管脚与第一电源放大器U4B的第5管脚相连，并形成第一节点，该第一节点通过第十六电阻R16接模拟地。

需要说明的是，图6中的排线插座J2的第偶数管脚分别与图7中的3个模拟多路复用器DG408L的对应端口的第4-7管脚、第9-12管脚相连。

可以理解的是，基准电压VREF2.5通过连接的排线插座J2和拍点插头J1给20个压力传感器(SP1～SP20)供电。

在本实用新型的实施例中，如图8所示，信号处理模块240还可以包括复位电路241和晶振电路242，其中，复位电路包括第一电阻，第一二极管、第一开关和第三电容，晶振电路包括晶振、第四电容和第五电容。

STM8L151C8微处理器U1分别与复位电路241和晶振电路242相连，

具体地，如图8所示，第一开关S1与第三电容C3并联连接，并形成第二节点和第三节点，第三节点接数字地DG，微处理器U1的第2管脚与第二节点相连，并通过第一电阻R1与外部电源VC33相连，第二节点与第一二极管D1的阳极相连，第一二极管D1的阴极接外部电源VC33，微处理器U1的第3脚与晶振Y1的输入端相连，微处理器U1的第4脚与晶振Y1的输出端相连，晶振Y1的输入端通过第四电容C4接数字地DG，晶振Y1的输出端通过第五电容C5接数字地DG。

进一步地，如图9所示，外部电源VC33通过第十四电阻R14给蓝牙模块U8供电，蓝牙模块U8通过串联连接的第十五电阻R15和第八二极管D8接数字地，其中，第八二极管D8为发光二极管，其阴极接数字地。

需要说明的是，在信号处理PCB电路板上，图6中的3个模拟多路复用器DG408L和第一电源放大器U4B与图7中的微处理器U1分别通过相应的足部压力信号输出端口(PB0～PB7、PC0～PC3)、电压输出端口VOUT2相连，图8中的蓝牙模块U8与图7中的微处理器U1通过相应的BLE RX和BLE TX端口相连。

本实用新型实施例的人体步态分析装置，通过足垫PCB电路板的压力传感器采集用户在行走时足部的压力信息，并通过信号处理PCB电路板的模拟开关模块将足部压力信息传输给信号处理模块的微处理器，通过微处理器将足部压力信号转换为可供智能终端设备分析的足部压力数据，进而微处理器将转换后的足部压力数据通过蓝牙模块发送给智能终端设备，由此，通过智能终端设备对用户的健康状况进行分析。本实用新型的装置能够自动完成对用户行走时足部压力的检测，且能自动对采集到的足部压力信号进行处理，效率高，智能化程度高。

应当理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (2)

1.一种人体步态分析装置，其特征在于，包括：足垫PCB电路板和信号处理PCB电路板，所述足垫PCB电路板包括嵌入在足垫中的20个压力传感器和排线插头，所述信号处理PCB电路板包括排线插座、供电模块、基准电压生成模块、模拟开关模块、信号处理模块和外部电源，所述供电模块包括充电模块、充电电池和电压调整器，所述基准电压生成模块包括ADR525基准电压源、第十电阻和AD8532AN第二电源放大器，所述模拟开关模块包括3个DG408L模拟多路复用器、AD8532AN第一电源放大器和第十六电阻，所述信号处理模块包括STM8L151C8微处理器和蓝牙模块，其中，

每个所述压力传感器的两端分别与所述排线插头的两个相邻的管脚相连，所述排线插座通过所述排线插头的管脚与所述排线插头相连，所述充电电池通过所述电压调整器分别给所述基准电压生成模块和所述模拟开关模块提供工作电源，所述第十电阻的第一端和所述第二电源放大器的第8管脚均与所述工作电源相连，第十电阻的第二端分别与所述基准电压源的第1管脚、所述第二电源放大器的第3管脚相连，所述基准电压源的第2管脚和所述第二电源放大器的第4管脚均接模拟地，所述第二电源放大器的第1管脚和第2管脚相连，所述第二电源放大器的第1管脚输出基准电压，所述基准电压通过所述排线插座供给所述20个压力传感器，所述排线插座通过所述3个模拟多路复用器将所述20个压力传感器采集的足部压力信号传输给所述微处理器，所述3个模拟多路复用器与所述第一电源放大器相连，并形成第一节点，所述第一节点通过所述第十六电阻接模拟地，所述第一电源放大器的输出端与所述微处理器相连，所述微处理器通过所述蓝牙模块将处理后得到的足部压力数据传输给智能终端设备，所述外部电源用于给所述信号处理模块供电。

2.如权利要求1所述的人体步态分析装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括：复位电路和晶振电路，所述复位电路包括第一电阻，第一二极管、第一开关和第三电容，所述晶振电路包括晶振、第四电容和第五电容，

其中，所述第一开关与所述第三电容并联连接，并形成第二节点和第三节点，所述第三节点接数字地，所述微处理器的第2管脚与所述第二节点相连，并通过所述第一电阻与所述外部电源相连，所述第二节点与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极接所述外部电源，所述微处理器的第3脚与晶振的输入端相连，所述微处理器的第4脚与所述晶振的输出端相连，所述晶振的输入端通过第四电容接所述数字地，所述晶振的输出端通过第五电容接所述数字地。