基于PVDF传感器与STM32F207处理器的足底动态压力测试系统

摘要

本文主要研究了聚偏氟乙烯(PVDF-Polyvinylidene Fluorid)压电薄膜的压电特性与其电压输出特性。然后根据运动员在体育运动训练中的需要，经过反复试验设计了适合于运动员足底动态压力测量的PVDF压电薄膜传感器，提出了使用高阻的电压放大器对压电传感器的输出信号进行放大。并使用最新的ARM Cortex-M3核心32位单片机作为主控制器，最后通过上位机对获取的信号进行处理。
　　整个系统分为足底动态压力测量部分与用于数据处理的上位机软件部分。足底动态压力测量部分主由模拟电路部分、数字电路部分组成。其中模拟电路部分又由压电薄膜传感器与相应的信号调理电路构成。经过上述电路调理的电压信号送主控制器的A/D转换器进行转换;数字电路部分主要由核心主控制器，系统电源部分，无线传输模块，以及TF卡存储器等组成。
　　系统的A/D转换器直接采用STMicroelectronics（意法半导体）开发的基于ARMCotex-M3内核的STM32F207微处理器中内置的高速A/D转换器进行数据采样，并将采样得到的数据通过DMA方式存储至外置TF卡中。待运动员测量结束后可以将采集到的数据通过无线模块WS1110或读卡器直接读取的方式将数据送给计算机。最过National Instruments（美国国家仪器有限公司）开发的LabVIEW(Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench)虚拟仪器软件开发上位机软件对其进行信号处理分析。
　　该系统可在运动员的运动过程中实时、稳定并可靠地输出其足底压力的动态信号并及时储存，信号经计算机分析后可以作为运动员的姿态矫正的依据。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 课题的研究背景以及意义

1．2 国内外足底压力测量研究现状

1．3 论文的研究内容及结构安排

2．PVDF足底压力传感器

2．1 PVDF压电薄膜特性与结构

2．2 PVDF足底压力传感器设计原理

2．3 PVDF足底压力传感器结构

3 系统的硬件设计

3．1 模拟电路硬件设计

3．1．1 高速模拟开关

3．1．2 前置放大电路

3．2 系统数字电路硬件设计

3．2．1 核心微处理器的选择

3．2．2 外围硬件电路设计与无线传输模块

4．系统的软件设计

4．1 开发环境的搭建以及相关库的移植

4．1．1 STM32开发环境的搭建

4．1．2 IAR for 8051开发环境搭建

4．1．3 STM32外围固件厍的移植

4．1．4 FatFS文件系统的移植

4．1．5 IAR开发环境的建立与WS1110无线模块的编程

4．2 运动员运动姿态分析与软件的设计

4．2．1 运动员足部运动姿态分析

4．2．2 软件设计流程分析

4．2．3 基于Labview的上位机软件的实现

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢