摘 要

在一定程度上，人体的足底压力分布可以表现和反映出人体的健康指数和运动特征。在步态研究和临床医疗的过程中，测量足底压力已经成为了一种评定人类身体健康的重要方法和手段。近年来，随着人民生活水平的提高，越来越多的人开始热衷于锻炼和健身。为了提高健身的效率，并减少由于不标准的健身动作带来的身体机能的损伤，人们需要一种科学评定人体健康程度和健身姿势的系统。

本文设计了一种基于FSR压力传感器的足底压力的无线测量与评估系统，通过增强版51芯片STC12C5A60S2单片机处理通过压力传感器FSR402得到的人体的足底压力分布数据，得出足底压力分布状况，并把测试所得的足底压力分布的数据与正常人标准的足底压力数据进行对照，继而得出结论并打分，并通过无线模块传输给显示模块，显示所得分数，直观实时的了解健康指数。

为此，主要做了以下工作：

1.查阅前人的研究成果，与自己通过实验得出的成果相互印证，得出结论。

2.对系统进行理论上的设计和分析。

3.进行硬件系统的设计和搭建。

4.进行软件部分的设计。

关键字：足底压力；FSR；单片机；无线传输：鞋垫

Abstract

To a certain extent, the body's plantar pressure distribution can show and reflect the body's health index and movement characteristics. In the gait study and Linchuan medical process, measuring plantar pressure has become an important method and means to assess human health. In recent years, with the improvement of people's living standards, more and more people are keen to exercise and fitness. In order to improve the efficiency of fitness and reduce the physical function caused by the lack of standard physical fitness damage, people need a scientific assessment of human health and fitness posture system.

In this paper, a wireless measurement and evaluation system based on the foot pressure of FSR pressure sensor is designed. The pressure distribution data obtained by the pressure sensor FSR402 is processed by the enhanced version 51 chip STC12C5A60S2 single chip microcomputer. The stress distribution of the plantar pressure is obtained and the test The data of the plantar pressure distribution are compared with the standard foot pressure data of the normal person, and then the conclusion and score are obtained and transmitted to the display module through the wireless module. The scores are displayed, and the health index or fitness score is understood in real time.

Key words: plantar pressure; FSR; single chip; fitness; insoles

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2足底压力分布测量与评估系统的研究现状 1

1.3 足底压力分布测量系统的研究目的和意义 2

第二章 正常人足底压力的大小和分布 3

2.1 了解正常人足底压力分布的意义 3

2.2 正常人足底压力的大小 3

2.3 正常人足底压力的分布 3

第三章 系统结构设计与方案选择 4

3.1系统结构 4

3.2各结构的方案选择 4

3.2.1 鞋垫的选择 4

3.2.2 压力传感器的选择 4

3.2.3 模数转换模块AD与信号处理模块的选择 7

3.2.4 无线传输模块的选择 8

3.2.5 显示模块的选择 9

第4章 硬件设计与搭建 12

4.1 鞋垫压力传感器位置设计 12

4.2 压力传感器驱动电路的设计 13

4.3 AD转换和信号处理模块的设计 15

4.4 无线传输模块的设计与实现 16

4.5 LCD1602模块的设计与实现 17

第5章 软件和评定标准的算法设计 18

5.1 模数转换转换的结构和程序设计 18

5.2 无线传输模块程序设计 20

5.3 单片机控制LCD1602显示程序设计 21

5.4 足底压力分布评定算法设计 21

5.4.1评分系统算法模型理论 21

5.4.2 评分系统的算法设计 22

第6章 系统调试及结果分析 24

6.1 系统调试 24

6.1.1 压力传感器模块输出调试 24

6.1.2 LCD1602显示调试 24

6.1.3 无线模块调试 24

6.2结果分析 24

第7章 结论与展望 26

参考文献 27

致谢 28

第一章 绪论

1.1 引言

人体的足底压力分布情况包含了许多各种各样的十分复杂的信息，包括人体腿部肌肉和骨骼的健康状况，足底结构的健康状况，以及一小部分的疾病的征兆都可以通过人体的足底压力分布的信息状况反映出来。而且，人体足底压力分布状况还能从一定程度上反映出人的小脑对人的整个身体的姿势控制情况。有研究表明，当人的小脑正常的工作时，人无论是在直立或者是运动的过程当中，人体的足底压力主要分布在第一跖骨部位，第二跖骨部位，第三跖骨部位和足跟部位，相对的，人体的足底压力分布在其他的的位置的值相对较小。此外，从人类进化的角度来看，所受压力较大的趾骨在大小上也比一般的趾骨要更大，这对保持人体的平衡有着重要的作用。正因如此，所以当人的不正当的姿势引起人的站立和行走的过程中足底压力的分布情况不符合正常的自然规律的时候，很容易引发各种腿部和足部疾病。在医学上，可以通过人体足底压力的分布情况来推测某个人的身体健康程度，人体足底压力分布的数据已经被认定为推断某个人是否有神经，骨骼，肌肉疾病重要依据。

1.2足底压力分布测量与评估系统的研究现状