基于STM32单片机的智能手环设计与实现Word格式文档下载.docx
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《教育界·
下旬》2016年第08期
【摘要】文章主要介绍了基于STM32单片机的智能手环硬件设计与实现。
此智能手环设计与实现的主要功能包括测心率、GPS定位、显屏心电图和计步等。
【关键词】STM32单片机智能手环设计一、智能手环的框架总体设计
框架总体设计如图1所示,以MCUSTM32为智能手环的硬件设计及软件开发为中心。
智能手环主要通过STM32控制GPS模块实现定位功能,控制心率脉搏传感器实现测心率功能,控制三轴加速传感器实现计步功能。
定位数据、心率数据及计步数据均通过显示屏显示。
电源模块为锂电池,给智能手环的各个模块供电。
二、硬件系统的逻辑结构
(一)STM32F103C8T6MCU介绍
STM32F103C8T6MCU 为使用高性能的ARM,32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM),增强了I/O端口和连接到两条APB总线的外设。
且包含2个12位的ADC,3个通用16位定时器和1个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:
多达2个I2C接口和SPI接口,3个USART接口,1个USB接口和1个CAN接口。
STM32F103C8T6MCU具有省电模式,保证了低功耗应用的要求。
(二)测心率模块
如图2所示,PulseSensor是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。
将其佩戴于手指、耳垂等处,可通过导线连接将采集到的模拟信号传输给STM32单片机用来转换为数字信号,再通过STM32单片机简单计算后就可以得到心率数值。
此外,还可将脉搏波形通过串口上传到电脑显示波形。
(三)GPS模块
如图3所示为GPS模块原理图。
此模块体积小巧,性能优异,可增加放大电路,有利于无缘陶瓷天线快速搜星。
可通过串口进行各种参数设置,并进行保存,使用方便。
而且,此模块自带SMA接口,可以连接各种有源天线,适应能力强。
此GPS模块兼容3.3V/5V电平,方便连接STM32单片机,自带可充电后备电池。
(四)计步器模块
ADXL362 是一款超低功耗、3轴MEMS的加速度计,输出数据频率为100Hz时功耗低于
2μA,在运动触发唤醒模式下功耗为270nA。
ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号,与使用周期采样来实现低功耗的加速度计不同,它采用的是全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。
此计步器模块可通过算法计算三轴加速度传感器的角度,再通过角度对所走步数进行计算。
(五)串行液晶显示屏
ILI9163 是用于单芯片的SoC驱动132x162分辨率的TFT液晶显示器,包括396路源驱动器,一个162通道栅极驱动器。
所述ILI9163支持18/16/9/8位数据总线接口和串行外设接口
(SPI)。
移动图片区域可以通过窗口地址功能的内部GRAM指定。
指定的窗口区域可以是选择性更新,使运动图像可以显示独立静止图像区域。
ILI9163还支持一个函数显示在8个颜色和睡眠模式下,允许精确功率控制。
提供的软件和特性使ILI9163是理想的液晶驱动中型或小型便携式产品,如数码手机、智能手环、MP3等。
三、结论
由于此智能手环功能较多,需分多个模块来实现。
计步器模块可通过算法对三轴加速器进行角度计算,再通过角度计算出所走的步数;
测心率模块主要通过指尖接触手表底部进行心率测量;
GPS模块对智能手表进行定位;
振动电机用于设计闹钟。
最后,所测心率数、步数、定位数据等都通过显示屏输出。
此智能手表适用于各类人群,它的功能性较强。
又由于其工作范围是建立在STM32单片机的基础上,使得此款智能手环相对经济适用。
此智能手环以STM32为硬件设计及软件开发为中心,不仅使高速转换及计步、定位、测心率等多种功能得到了实现,而且其省电模式保证了低功耗应用的要求,较大限度地发挥了STM32单片机的优势。
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- 基于 STM32 单片机 智能 设计 实现