本技術(shù)涉及分布式足底壓力采集領(lǐng)域，特別涉及分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人們基于壓力數(shù)據(jù)的采集能夠?qū)崿F(xiàn)多領(lǐng)域、多功能的技術(shù)突破。而在壓力數(shù)據(jù)的采集中分布式壓力測量系統(tǒng)因其使用分布式足底壓力傳感器，因此能夠突破更多的應(yīng)用場景和應(yīng)用領(lǐng)域。而用于判斷分布式壓力測量系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和高效性，一直是作為分布式壓力測量系統(tǒng)性能是否優(yōu)良的關(guān)鍵因數(shù)。決定這個(gè)關(guān)鍵因數(shù)的關(guān)鍵就是其采集設(shè)備中的采集控制電路的設(shè)計(jì)。

2、現(xiàn)有的分布式壓力采集設(shè)備一般是通過外部電源或者通過內(nèi)部電池的通電進(jìn)行供電，在內(nèi)部電池進(jìn)行供電時(shí)，外部電源必須處于失電狀態(tài)，否則在內(nèi)部電池供電時(shí)，外部電源同時(shí)也會(huì)對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行充電，內(nèi)部電池同時(shí)充放電會(huì)造成電池的損耗，因此需要研發(fā)一種可對(duì)外部供電和內(nèi)部供電進(jìn)行自動(dòng)切換的控制電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是提供一種分布式足底壓力采集設(shè)備用控制電路，結(jié)構(gòu)精巧，能夠?qū)崿F(xiàn)外部usb供電和內(nèi)部電池供電的靈活切換，外部usb供電切斷時(shí)自動(dòng)切換至內(nèi)部電池供電，并進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，外部usb供電時(shí)，內(nèi)部電池供電切斷，且外部usb供電的同時(shí)也可對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行充電，便捷實(shí)用。

2、實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：本實(shí)用新型具有與分布式足底壓力傳感器連接的控制電路，所述控制電路嵌入安裝在分布式足底壓力采集設(shè)備內(nèi)，所述控制電路包括主控模塊、與主控模塊通信連接且可接收主控模塊發(fā)出的控制信號(hào)的電源模塊、可與pc端連接的通訊模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、用于信號(hào)放大和信號(hào)濾波的信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、多路復(fù)用模塊和存儲(chǔ)模塊，所述主控模塊分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊、以及存儲(chǔ)模塊雙向通信連接，主控模塊通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接至多路復(fù)用模塊，多路復(fù)用模塊的輸出端連接至分布式足底壓力傳感器，分布式足底壓力傳感器通過信號(hào)調(diào)節(jié)模塊連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述電源模塊包括對(duì)外部usb供電或內(nèi)部電池供電進(jìn)行切換的電源切換模塊、以及轉(zhuǎn)換為不同電壓的輸出電路的電源轉(zhuǎn)換模塊，電源切換模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊均與主控模塊相連。

3、進(jìn)一步的，上述主控模塊內(nèi)設(shè)有dac的調(diào)理電路、電池電量檢測電路、系統(tǒng)按鍵引腳檢測電路、各指示燈狀態(tài)控制引腳電路、以及開關(guān)電路，所述開關(guān)電路由pmos管和nmos管搭建形成。

4、進(jìn)一步的，上述通訊模塊包括usb-usart通訊模塊、以及wifi通訊模塊，所述usb-usart通訊模塊采用ft232rq芯片，wifi通訊模塊采用bw16芯片模組，wifi通訊模塊的電源通過主控模塊進(jìn)行通斷控制，wifi模塊的通訊頻段包括2.4ghz和5ghz。

5、進(jìn)一步的，上述輸出電路包括5.3v電源輸出電路、3.3v電源輸出電路、-3v電源輸出電路和電池充電電路，5.3v電源輸出電路采用tps63070芯片，3.3v電源輸出電路采用tps563201芯片，-3.3v電源輸出電路采用tps63710芯片，電池充電電路采用的是tp4056芯片。

6、進(jìn)一步的，上述電源切換模塊由肖特基二極管和pmos管搭建形成。

7、進(jìn)一步的，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用8位采樣的ad7908芯片。

8、進(jìn)一步的，上述多路復(fù)用模塊采用cd74hc4051芯片。

9、進(jìn)一步的，上述存儲(chǔ)模塊包括用于設(shè)置參數(shù)存儲(chǔ)的eeprom存儲(chǔ)模塊、以及用于采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的sd/tf卡存儲(chǔ)模塊。

10、本實(shí)用新型具有積極的效果：(1)本實(shí)用新型通過將控制電路嵌入式安裝在分布式足底壓力采集設(shè)備內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)分布式足底壓力采集設(shè)備的小型化和可穿戴化，通過將電源模塊設(shè)置成電源切換模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊，電源切換模塊可以對(duì)外部usb供電和內(nèi)部電池供電兩種供電方式進(jìn)行實(shí)時(shí)的切換，在外部usb供電時(shí)，內(nèi)部電池供電切斷，且外部usb供電的同時(shí)也可對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行充電，在外部usb供電切斷時(shí)，自動(dòng)切換至內(nèi)部電池的供電，避免了現(xiàn)有技術(shù)中電池的同時(shí)充放電造成的電池?fù)p耗，且內(nèi)部電池內(nèi)嵌在分布式足底壓力采集設(shè)備內(nèi)，因此內(nèi)部電池的更換更為不便，因此在控制電路內(nèi)設(shè)置電源切換模塊，一方面可以減少內(nèi)部電池的損耗，保證內(nèi)部電池的使用壽命，另一方面也可以保持控制電路的持續(xù)運(yùn)行，避免控制電路因?yàn)橥獠縰sb供電的突然中斷而發(fā)生瞬時(shí)關(guān)閉的情況，結(jié)構(gòu)巧妙，穩(wěn)定實(shí)用。

11、(2)本實(shí)用新型通過將主控模塊內(nèi)設(shè)置dac的調(diào)理電路、電池電量檢測電路、系統(tǒng)按鍵引腳檢測電路、各指示燈狀態(tài)控制引腳電路，在對(duì)內(nèi)部電池的電壓采集的過程中，pmos管和nmos管搭建開關(guān)電路，在設(shè)備關(guān)機(jī)之前主控模塊控制io引腳的輸出電壓，從而關(guān)斷電池電壓采集的分壓電路，避免分壓電阻長期分壓，引發(fā)內(nèi)部電池的損耗或損壞，進(jìn)一步地對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行保護(hù)，安全實(shí)用。

12、(3)本實(shí)用新型通過將通訊模塊設(shè)置成usb-usart通訊模塊和wifi通訊模塊，使通訊模塊與pc端的信號(hào)傳輸，既能適用于有線通訊，也能適用于無線通訊，wifi通訊模塊的電源通過搭建主控模塊的io引腳控制mos管開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)通斷，在不使用該模塊時(shí)，切斷該模塊的電源，極大地降低了功耗，wifi通訊相較于藍(lán)牙通訊更加穩(wěn)定高速，且支持多頻段通訊，具有更強(qiáng)的抗干擾能力。

13、(4)本實(shí)用新型通過將輸出電路設(shè)置成5.3v、3.3v和-3v，各個(gè)輸出電路既能適用外部usb供電的5v電壓，也適用于內(nèi)部電池的3.7v電壓，同時(shí)增加了tvs瞬態(tài)電壓抑制電路，保護(hù)各元器件免受過壓靜電和浪涌的損壞，電池充電電路采用tp4056芯片，其具有可達(dá)1a的可編程充電電流，內(nèi)部具有pmosfet架構(gòu)與防倒充電路，具備內(nèi)部電池溫度檢測功能，可對(duì)內(nèi)部電池的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，便捷實(shí)用。

14、(5)本實(shí)用新型通過將電源切換模塊設(shè)置成低壓降的肖特基二極管和pmos管搭建，一方面可以有效對(duì)外部usb供電和內(nèi)部電池的供電的切換，另一方面，搭建的切換結(jié)構(gòu)更易成型且成本較低。

15、(6)本實(shí)用新型通過將模數(shù)轉(zhuǎn)塊模塊設(shè)置成采用8位采樣的ad7908芯片，可以在不改變硬件電路的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)8位、10位和12位的采樣分辨率的變化，具有較好的可調(diào)節(jié)性和適用性。

16、(7)本實(shí)用新型通過設(shè)置多路復(fù)用模塊，通過3路輸入端控制8選1路輸出，分時(shí)復(fù)用，開關(guān)迅速，輸出穩(wěn)定，極大地節(jié)約了ad采樣端口，便捷實(shí)用。

17、(8)本實(shí)用新型通過設(shè)置eeprom存儲(chǔ)模塊來對(duì)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，通過設(shè)置sd/tf卡存儲(chǔ)模塊來對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，當(dāng)分壓式足底采集設(shè)備無法提供wifi網(wǎng)絡(luò)或者沒有上位機(jī)的情況時(shí)，選擇sd/tf卡存儲(chǔ)模塊進(jìn)行離線存儲(chǔ)，及時(shí)地保存需要采集的數(shù)據(jù)，在不使用該模塊時(shí)，斷掉該模塊電源，極大地降低功耗，便捷實(shí)用。

技術(shù)特征：

1.分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，具有與分布式足底壓力傳感器連接的控制電路，其特征在于：所述控制電路嵌入安裝在分布式足底壓力采集設(shè)備內(nèi)，所述控制電路包括主控模塊、與主控模塊通信連接且可接收主控模塊發(fā)出的控制信號(hào)的電源模塊、可與pc端連接的通訊模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、用于信號(hào)放大和信號(hào)濾波的信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、多路復(fù)用模塊和存儲(chǔ)模塊，所述主控模塊分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊、以及存儲(chǔ)模塊雙向通信連接，主控模塊通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接至多路復(fù)用模塊，多路復(fù)用模塊的輸出端連接至分布式足底壓力傳感器，分布式足底壓力傳感器通過信號(hào)調(diào)節(jié)模塊連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述電源模塊包括對(duì)外部usb供電或內(nèi)部電池供電進(jìn)行切換的電源切換模塊、以及轉(zhuǎn)換為不同電壓的輸出電路的電源轉(zhuǎn)換模塊，電源切換模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊均與主控模塊相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述主控模塊內(nèi)設(shè)有dac的調(diào)理電路、電池電量檢測電路、系統(tǒng)按鍵引腳檢測電路、各指示燈狀態(tài)控制引腳電路、以及開關(guān)電路，所述開關(guān)電路由pmos管和nmos管搭建形成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述通訊模塊包括usb-usart通訊模塊、以及wifi通訊模塊，所述usb-usart通訊模塊采用ft232rq芯片，wifi通訊模塊采用bw16芯片模組，wifi通訊模塊的電源通過主控模塊進(jìn)行通斷控制，wifi模塊的通訊頻段包括2.4ghz和5ghz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述輸出電路包括5.3v電源輸出電路、3.3v電源輸出電路、-3v電源輸出電路和電池充電電路，5.3v電源輸出電路采用tps63070芯片，3.3v電源輸出電路采用tps563201芯片，-3.3v電源輸出電路采用tps63710芯片，電池充電電路采用的是tp4056芯片。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述電源切換模塊由肖特基二極管和pmos管搭建形成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用8位采樣的ad7908芯片。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述多路復(fù)用模塊采用cd74hc4051芯片。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，其特征在于：所述存儲(chǔ)模塊包括用于設(shè)置參數(shù)存儲(chǔ)的eeprom存儲(chǔ)模塊、以及用于采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的sd/tf卡存儲(chǔ)模塊。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及分布式足底壓力采集設(shè)備用嵌入式控制電路，具有控制電路，控制電路嵌入安裝在分布式足底壓力采集設(shè)備內(nèi)，控制電路包括主控模塊、電源模塊、通訊模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)調(diào)節(jié)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、多路復(fù)用模塊和存儲(chǔ)模塊，主控模塊分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、通訊模塊、以及存儲(chǔ)模塊雙向通信連接，主控模塊通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接至多路復(fù)用模塊，多路復(fù)用模塊的輸出端連接至分布式足底壓力傳感器，分布式足底壓力傳感器通過信號(hào)調(diào)節(jié)模塊連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，電源模塊包括電源切換模塊、以及轉(zhuǎn)換為不同電壓的輸出電路的電源轉(zhuǎn)換模塊，電源切換模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊均與主控模塊相連。本技術(shù)結(jié)構(gòu)巧妙，便捷實(shí)用。

技術(shù)研發(fā)人員：靳敏亞,王峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州天策電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240514
技術(shù)公布日：2024/12/19