【導(dǎo)讀】這篇文章介紹了心率/健身監(jiān)測(cè)儀走向無(wú)線化的發(fā)展趨勢(shì)，即以無(wú)線替代有線互聯(lián)，讓使用者擺脫線纜的束縛，可以自由活動(dòng)。無(wú)線通信在方便數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，省去了連接線纜。本文詳細(xì)介紹了一種典型的無(wú)線系統(tǒng)，使用MAX1472基于晶振的鎖相環(huán)VHF/UHF發(fā)射器。
健身監(jiān)測(cè)儀跟蹤并記錄身體的運(yùn)動(dòng)狀況，從而達(dá)到提高健康水平的目的。通過(guò)測(cè)量大量的參數(shù)，如心率、體溫、運(yùn)動(dòng)距離和時(shí)間，一個(gè)手表式設(shè)備可以收集信息并將結(jié)果顯示給用戶。心率記錄帶可以測(cè)量脈搏，有時(shí)也會(huì)記錄體溫，并對(duì)記錄信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)無(wú)線傳送到手表加以顯示?？梢赃x擇計(jì)步器，根據(jù)跑步者節(jié)湊判斷跑步距離，計(jì)步器會(huì)將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給手表進(jìn)行顯示(圖1)。某些健身監(jiān)測(cè)儀則利用GPS測(cè)量行走距離，替代計(jì)步器的功能。這些系統(tǒng)都開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)向無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，畢竟在運(yùn)動(dòng)中要求用戶“接上”監(jiān)測(cè)儀來(lái)收集數(shù)據(jù)非常不方便。
圖1. 帶有無(wú)線通信功能的運(yùn)動(dòng)鞋，可以記錄跑步者的數(shù)據(jù)并發(fā)送到數(shù)字手表顯示，提供有價(jià)值的反饋。
設(shè)計(jì)參數(shù)
手表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并把結(jié)果記錄到外置或處理器(MCU)內(nèi)部的存儲(chǔ)器，隨后再利用USB線纜或無(wú)線dongle將數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)。這類系統(tǒng)通常僅僅使用一顆微小的電池供電，所以對(duì)RF發(fā)射器的功耗要求非常嚴(yán)格(某些產(chǎn)品還要求符合FCC規(guī)范)。為了保證低功耗傳輸，好的天線設(shè)計(jì)對(duì)于保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸非常關(guān)鍵，即使傳輸距離一般在2米以內(nèi)。幅移鍵控(ASK)比頻移鍵控(FSK)擁有更好的靈敏度，更適合這一場(chǎng)合,而且傳輸功耗更低。低占空比可以縮短傳輸時(shí)間，而在閑置時(shí)間段可以關(guān)閉發(fā)射器以節(jié)省電量。
健身監(jiān)測(cè)儀的各個(gè)部件，除了PC dongle，均穿戴在用戶身上并由電池供電。所以，小尺寸、低功耗成為非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。心率帶和計(jì)步器通常由一次性紐扣電池供電，手表的顯示功能可以由一次性紐扣電池或可充電電池供電，充電往往通過(guò)交流適配器或USB線。手表顯示往往采用簡(jiǎn)單的段式LCD和可控背光。
系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示，RF接口與電源管理相結(jié)合，從而有效延長(zhǎng)電池壽命，另外，系統(tǒng)還提供多種傳感器接口和主機(jī)接口。系統(tǒng)的RF接口可以選擇MAX1472，如圖3所示。MAX1472是基于晶振的鎖相環(huán)(PLL) VHF/UHF發(fā)射器，用于在300MHz到450MHz頻段傳輸OOK/ASK數(shù)據(jù)。器件支持高達(dá)100Kbps的數(shù)據(jù)率，能夠?yàn)?0Ω負(fù)載提供大于+10dBm的輸出功率(可調(diào))。MAX1472基于晶振的架構(gòu)能夠提供更高的調(diào)制深度、更快的頻率建立時(shí)間、更高的傳輸頻率精度，同時(shí)也降低了溫度的影響，克服了SAW發(fā)射器的諸多限制。
圖2. 典型的心率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由幾個(gè)子系統(tǒng)組成：手表顯示/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(上左)、用于連接主機(jī)的無(wú)線適配器(上右)、心率計(jì)帶(下左)和計(jì)步器(下右)。所有這些子系統(tǒng)均工作在低功耗無(wú)線模式。
圖3. MAX1472低功耗RF發(fā)射器，基于OOK/ASK調(diào)制發(fā)射串口數(shù)據(jù)流。
本文轉(zhuǎn)載自Maxim。
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