步態加速度信號的無線采集系統設計

　　3 軟件部分設計

　　采集系統的軟件流程如圖4所示。軟件部分主要包括初始化程序、按鍵處理程序、A／D轉換、數據存儲、接收和發送程序。其中初始化程序包括單片機端口初始化、RF部分初始化、ADC部分初始化和T0初始化。在按鍵處理程序中，Key2為自動方式和手動方式選擇鍵。若為自動方式，則實時發送數據；若為手動方式，則等數據采集完成后，按下Keyl才會發送。

　　4 測試結果及分析

　　為了檢測步態加速度信號無線采集系統的可行性，筆者做了以下實驗。實驗場所為走廊，采集系統的發射裝置由測試對象隨身攜帶，全部放在腰帶的正后方，像攜帶手機一樣，只是位置在脊椎骨與腰帶的交叉點處，同時保證MMA7260處于測試標準位置，即其X軸、Y軸和Z軸的正方向分別指向人前進的方向，人體的正左方和人體的正上方。路由放在實驗室門口，保證其與發射裝置可視。無線接收裝置通過串口與實驗室的PC機相連。

　　測試對象共36個人，其中16男20女，年齡在24～30周歲之間。測試中，要求所有測試對象都穿平跟鞋，在走廊內盡量以正常的步速沿直線行走。每個測試對象要測5組，結果共得到1800組數據，每組數據中都含有X軸、Y軸和Z軸三個方向上的數據。

　　每個測試對象測試完畢后，其連續測量的5組步態加速度數據隨之保存在PC機，部分數據如圖5所示。圖5中的第一列數據為數據的序號，試驗中要求每個測試對象每組采集5000個數據；第2、4、6列表示數據所占模數轉換的通道號；第3、5、7列就是相應通道的加速度數據。

　　實驗中，對所有測試對象的X軸、Y軸和Z軸三個方向的數據都采用相同的方式進行處理。計算機接收到這些數據后，首先對這些數據進行歸一化處理，使其都在0～l的范圍內。這樣，在Matlab中利用PLOT()函數，就可以形象地看到步態特征信號的波形。

　　下面以16號測試對象的Z軸方向上的數據為例進行說明。18號測試對象Z軸方向的部分步態加速度數據，如圖5中第3列數據所示。在Matlab中，可以得到其相應的波形，如圖6所示。從信號的輪廓可以看出，步態信號是周期性信號。因為“左”步態和“右”步態不一定完全對稱，因此信號被劃分為a步態和b步態。

　　圖7為16號和18號測試對象在Z軸方向的速度信號。從圖7可以看出：不同的測試對象，其加速度信號的幅度、周期以及變化的速率等有著明顯的差異。

　　5 結論

　　通過以上實驗得知，內嵌8051的無線收發芯片CCl010大幅度簡化了電路設計；同時因為CCl010采用3．3 V電源供電，且在不工作時處于休眠狀態，大大降低了采集系統的功耗。實驗中，步態加速度無線采集系統的功耗，信號穩定性和靈敏度都達到了預期的效果。

　　本文提出的基于無線收發芯片CCl010的步態加速度信號無線采集系統的實現方法，具有方便、直接、有效的優點。該采集系統性價比高、體積小、便于攜帶，可以應用于人的身份識別、醫療技術、體育訓練以及運動健身等領域，具有實際應用價值。