Stap 1: 1. Hardwareontwerp
Pic1. Alle onderdelen zijn gemonteerd in een aluminium hard-vak voor gemakkelijker opslag, transport en installatie.
Pic2. Het grootste deel van het project is Digilent van Zybo boord, een Xilinx Zynq XC7Z010 FPGA - aangedreven board uitgerust met meerdere randapparaten. Dit biedt de centrale data manipulatie van het hele project, en werd gebruikt als gevolg van de bijzondere combinatie van de FPGA-ARM het platform (Zie de website van fabrikant). Een USB-kabel is het permanent gemonteerd voor gemakkelijker aansluiting op een PC voor foutopsporing. Alle verbindingen van de PMOD (GPIO) werden gebruikt, met inbegrip van de XADC (Xilinx analoog-digitaal-converter) ingangen. De andere beschikbare interfaces kunnen worden gebruikt voor toekomstige doeleinden.
Pic3, 4, 5. De volgende grootste component is de versterking van de EEG/EMG en analoog-digitaal conversie. Als het doel signalen zijn van zeer lage amplitude (in de volgorde op tientallen, honderden nV) en de frequentie (0 ~ 60Hz, 70 ~ 100Hz respectievelijk), de vergadering is gemonteerd in een vak apart, afgeschermde om buitenlandse inmenging. De input fase (ingang bescherming, versterking van het signaal, laag - en high-pass analoge filteren), de verordening van de macht, sip-en-bladerdeeg druksensor signaal versterking zijn alle opgenomen op één enkele PCB die handmatig werd ontworpen, vervaardigd en gemonteerd (zoals vermeld door de niet-gecoate koperen sporen) en optocoupled digitale interface voor het FPGA-board, bevat voor extra gebruikersbescherming tegen gevaarlijke spanningen. De voeding is verkrijgbaar bij een pakje batterijen, geïsoleerd van de rest van de leveringen, voor nog meer bescherming. De A/D-conversie wordt gedaan met behulp van een off-the-shelf Texas instrumenten ADS1278 evaluatie-module, zijn 8 kanalen slechts 5 worden gebruikt - twee EEG, twee EMG en een sip-en-bladerdeeg. Dit deel van het project is nog werk in uitvoering, want het vereist complexer signaal acquisitie en verwerking (moeilijkheden de signaal sondes en kabels zoals gezien in de vijfde foto).
Pic6. Op de top van de EEG/EMG-vak een aansluitbox was gemonteerd, zodat gemakkelijker interface met de belangrijkste voeding (AC main lijn tot en met 10, 5V adapter van de macht, of "power baksteen"), en ook aan:
a) Contec CMS50E Pulse Oximeter (voor pols tellen en bloed zuurstof verzadiging),
b) Maxim Integrated (Dallas Semiconductor) DS18B20 digitale thermometer (voor lichaamstemperatuurmeting, het wordt ingevoegd onder de oksel van de gebruiker).
Pic7, 8. De bloeddruk wordt gemeten met behulp van een standaard apparaat voor consument-niveau (Beurer BM58) die werd omgekeerd-engineered en gewijzigd (Zie acht foto) zodat de meting kan extern worden gestart, en de gemeten resultaten worden overgebracht naar de Zybo via een digitale interface. Dientengevolge, 5 digitale signalen moeten worden set/lezen door de belangrijkste Raad van bestuur, met de interface wordt SPI, waarin de meter als een master fungeert.
Pic9. Vervolgens zijn de modules van de draadloze interface naast elkaar gemonteerd. Deze omvatten:
a) SimComm de SIM800l, voor de functie voor het verzenden/ontvangen van SMS. Erdoorheen kan signalering dat bepaalde parameters gemeten uit drempelwaarde zijn worden berichten naar een vooraf ingestelde nummer (dat wil zeggen de supervisor heeft). Het staat ook het verzenden van de huidige waarden, na een verzoek van de afzender (aanvraag ook ontvangen via SMS, met een sleutelwoord).
b) Espressif ESP8266, instellen als een Wi-Fi-toegangspunt, voor draadloze bi-directionele transmissie van gegevens, zoals beschreven in de intro van het project.
c) Digilent BT2 (Microchip RN42), die vervult de verbinding met een Sony-Ericsson MN800 Liveview smartwatch, zoals eerder is opgemerkt. De Bluetooth-profiel nodig is de meest triviale één, SPP, die ook op andere goedkopere Bluetooth-naar-Serial-modules (zoals HC-05, HC-06) aanwezig is, maar die geen enkele hardwarefuncties heeft de RN42 (externe reset en verbinding status signalen).
d) algemene Bluetooth HID module. Zoals altijd, waar er echte zijn er ook Chinese generieke klonen. Dit wordt gebruikt als gevolg van haar HID-profiel, waarmee de FPGA-board om te controleren elke HID-compatibele apparaten (PC, smartphone) via HID-compatibele commando's, dus een Bluetooth-toetsenbord simulatie.
Pic10. Het volgende onderdeel is een Dallas DS1037 RTC-module, die wordt gebruikt voor het instellen van de tijd en datum op de Liveview smartwatch, wijten aan het feit dat de smartwatch tijd-bewaring wordt na elke macht cyclus opnieuw ingesteld, en de juiste tijd is vereist voor stabiel gebruik. De module bevat ook een Microchip 24C 32 EEPROM chip, op welke all de drempelwaarde voor alle gemeten parameters worden opgeslagen en gelezen, zodat er geen noodzaak is voor hen opnieuw instellen na elk FPGA uit-en inschakelen.
Pic11. Onder het RTC is bestuur een Melexis MLX90614 IR (infrarood) temperatuursensor. Dit maakt van contactloze meting, en werd gebruikt voor het detecteren van hoge temperaturen (waarschijnlijk als gevolg van branden). Het is dus gemonteerde sensor (om te meten de temperatuur boven, net als in een brand die de warmte stijgt, dus het vroegtijdig wordt ontdekt) onder ogen zien. De chip meet ook de zaak temperatuur, die wordt gebruikt als een lokale (omgevingstemperatuur) meting.
Pic12. Naast de IR is thermometer een eigengemaakte zoemer board, die signalen van elk alarm verzonden door de Zybo-board.
De grotere Raad van bestuur aan de rechterkant is een Pollin Geiger-Muller Zahler (Geiger-Muller teller), waarmee de meting van omgevingstemperatuur gammastraling. De output is een puls voor elke ioniseren buis pulse, de pulsen zijn geteld voor elke minuut en vertaald naar het percentage van de maximale toelaatbare stralingsdosis (1uSv per jaar).
Pic13. Boven de teller van de straling, de drie gas en stof zijn sensoren aanwezig. Ze bestaan uit Hanwei elektronica MQ-8 (H2-concentratie), MQ-9 (CO2-concentratie) en MQ135 (gevaarlijke gassen concentratie), en ook een scherpe GP2Y1010AU0F voor het meten van de concentratie van de stof in de lucht. Zoals alle van deze sensor op een voedingsspanning van 5V werken en de meting als een analoge waarde 0 tot 5V output, werd een weerstand spanning-divider board gedaan om de interface van de uitgangen van de FPGA-board analoog-digitaal-converter (XADC) ingangen, die op een bereik van 0 tot 1V werken.
Pic14. Zodat de controle van externe apparaten, werd een bord gemaakt waarmee optocoupled-interface voor twee analoge servo's en twee SPDT Relais, die kunnen worden aangesloten op verschillende apparaten (gemotoriseerde bed, kamer verlichting, etc.).
Pic15, 16. Ten slotte, ter ondersteuning van alle genoemde modules, drie regelgevers macht wanneer gebruikt aan de macht: a) de FPGA met de vereiste 5V, 1.5a, b) de SIM800l GSM module met een niet-standaard spanning van 4.0V, op 2A, c) de ESP8266, Bluetooth HID kloon, RTC, IR thermometer, aan boord en gas van sensoren modules met 5V, met een totale stroom van ongeveer 1.5a. 2. de software bijna al is geïmplementeerd op de FPGA hardgecodeerde VHDL, met alle benodigde interfaces (UART, SPI, One-Wire, I2C) en apparaten logica gedaan handmatig (met geen bibliotheken of IPs). Het enige deel dat wordt uitgevoerd op de ARM-core(s) is de EEG/EMG-gegevensverwerking (digitale filteren, DFFT).
