簡易的智能手環(huán)制作的過程詳細

智能手環(huán)是一種穿戴式智能設(shè)備。通過該設(shè)備，用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠等實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機、平板同步，起到通過數(shù)據(jù)指導(dǎo)健康生活的作用。另外，智能手環(huán)還具有社交功能，能夠?qū)㈠憻捛闆r和睡眠質(zhì)量發(fā)送到社交網(wǎng)絡(luò)進行分享。

圖 1_1某款智能手環(huán)

一個智能手環(huán)最小系統(tǒng)一般包括：可充電的電源模塊、控制模塊（圖1_2中左邊芯片）、藍牙模塊（右邊芯片）、存儲模塊和加速計模塊（上面芯片）。其中加速計是為了獲得佩戴者在運動或睡眠過程中的加速度數(shù)據(jù)，通過分析這些數(shù)據(jù)則能夠判斷佩戴者的運動情況和睡眠質(zhì)量；存儲模塊主要負責將實時數(shù)據(jù)暫存，接著在適當?shù)臅r刻借助藍牙模塊將數(shù)據(jù)同步到手機端。方便起見本次要自制的記步手環(huán)將不采用存儲器暫存，而是將數(shù)據(jù)實時地傳送到手機端。同時為了便于大家對記步算法的理解，客戶端將采用一個折線圖的形式實時展示記步手環(huán)收集的數(shù)據(jù)。

圖 1_2某款智能手環(huán)核心電路板

看了上面的分析大家可能會疑惑——僅僅用一個加速計怎么能實現(xiàn)記步和睡眠質(zhì)量檢測呢？其實確實可以！因為加速計可以實時獲取自身的XY三個軸向的加速度。當其靜止時合加速度會在重力加速度附近波動；當佩戴者處于深度睡眠過程中時，其合加速度將呈現(xiàn)出長時間的穩(wěn)定于重力加速度附近；當其隨著運動的佩戴者手臂而做周期性擺動時，其數(shù)據(jù)也是有一定規(guī)律可循的。這樣，設(shè)計時只要通過分析從加速計獲的數(shù)據(jù)就能實現(xiàn)對運動或睡眠質(zhì)量的記錄。

上面已經(jīng)提到：為了方便，我們并未采用存儲器實現(xiàn)記步手環(huán)的離線記錄，而是實時地將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端由一個可視化的折線圖動態(tài)繪制結(jié)果。如圖3_1所示系統(tǒng)中記步手環(huán)部分包含單片機模塊、藍牙模塊、加速計模塊和電源模塊，這樣通過單片機的協(xié)調(diào)可以實現(xiàn)將加速計模塊的數(shù)據(jù)通過藍牙實時地傳送給客戶端程序。在客戶端部分則負責將收集到的實時數(shù)據(jù)以折線圖的形式動態(tài)地展示出來，此外客戶端中也加入一個滑動條來控制記步閾值來真正讓大家明白其設(shè)計思想（真正商業(yè)化的智能手環(huán)多數(shù)采用的是先將有效數(shù)據(jù)保存在手環(huán)的小型存儲器中，上位機周期性地將數(shù)據(jù)收集并同步到服務(wù)器端）。

圖 3_1 預(yù)期效果圖

如圖4_1，相比于上一個無線小風扇該硬件構(gòu)成反而比較簡單：藍牙模塊依然采用我們比較熟悉的HC-06模塊，對于加速度的測量采用四周飛行器上常采用的MPU6050模塊。該模塊不僅含有加速計的功能，還具有陀螺儀的功能，其在汽車防側(cè)翻、相機云臺穩(wěn)定、機器人平衡、空中鼠標、姿態(tài)識別等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用，這里我們只是利用了它的加速計功能。此外要注意：圖4_1所示的單片機模塊的電源引腳被隱藏了，在真正設(shè)計連接時一定不要忽略這兩個引腳！

圖 4_1 硬件電路圖