基于STM32的智能手环设计开题报告

 2022-04-03 22:39:44

1. 研究目的与意义

随着社会的发展,人们的物质生活水平日渐提高,人们也越来越关注自己的健康。智能手环是一种穿戴式智能设备。通过手环,用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据,可以计算行走的步数和消耗的能量,所以人们可以定量的制定运动方案来健身,并根据运行情况来分析人体的健康状况,因而越发流行。智能手环是适应市场需求的设计,使用起来简单方便。

由于智能穿戴设备发展迅速,而且简单实用的智能手环更是市场追捧的热点,国内外众多智能手机生产厂商、运营商纷纷推出一系列新产品:如htcgrip智能手环、华为talkbandb2智能手环、小米mi智能手环等。截至2014年底,智能手环产品数量突破50款,比年初增长5倍,全球市场智能手环全年出货量达到1300万支,较2013年增长225%,预计至2017年,智能手环全球年出货量将达到3600万支。

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2. 研究内容和预期目标

1、设计一个基于单片机的智能手环设计。

2、完成功能:

(1)运动状态检测。

(2)心率检测。

(3)步数、距离检测。

(4)环境温度和体温检测。

(5)数据传送和显示等功能。

3、硬件制作、软件编程及功能调试。

结合上述内容,设计一个基于单片机的智能手环设计技术要求:

硬件条件:心率监测模块、数据传送模块单片机、温度传感器、加速度检测传感器、显示器、蓝牙传输模块。

软件条件:电子绘图仿真Proteus、Multisim2001、Keil。

技术指标:加速度传感器分辨率(3.9mg/LSB)、温度传感器分辨率为9至12位,测温范围为 -55℃~ 125℃,心率分辨率由电阻调控。

3. 研究的方法与步骤

本设计由STM32系列F103C8T6单片机电路、温度传感器、ADXL345电路、LCD1602电路、心率传感器电路、NEO_6M GPS模块、HC05蓝牙模块组成。DS18B20是常用的数字温度传感器,用于测量环境温度,在测量范围中产生数字信号传输至单片机。ADXL345加速度传感器模块,当人体进行运动时,传感器内部倾角改变,产生模拟信号转化为数字信号传输至单片机;按一步0.45m计算出大概距离。LCD1602作为显示器件显示信息。单片机接收完数据指令输出至LCD模块,达到数据显示的效果。Pulsesensor心率传感器模块,当人体脉搏进行跳动时,手指头上的细血管内的血容量发生变化,产生的红外光信号转变成模拟信号。LM393比较器模块,将模拟信号转化为数字信号。NEO_6M GPS模块读取卫星,获取时间、位置信息。HC05蓝牙模块通过蓝牙传输将数据传输到手机上,手机接收并输出数据。本系统具体框架图如下图所示:

系统原理框图

4. 参考文献

1 钟晨.基于单片机技术的可穿戴智能手环设计[J]. 微处理机,2017.03.016.2 惠慧,文豪.可穿戴设备在健康医疗领域的应用研究[J]. 机电产品开发与创新,2017.06.025.3 席鹏翰;于俊;冉凡坤;Fitbit智能手环的专利技术综述[J]. 中国新通信,2019年10期.4 考其祎, 赵娟. 基于单片机的红外体温测量仪的设计[J]. 南方农机, 2018, 49(23):187 196.5 张娉. 基于51系列单片机的穿戴式脉搏仪的设计[J]. 集成电路应用, 2018, 35(12):69-70.6 秦玉伟.一种光电式脉搏信号检测装置[J]. 渭南师范学院学报, 2018, v.33;No.256(08):30-35.7 李雪梅,车爱静,高焕明. 基于加速度传感器的计步器设计[J]. 山东工业技术.2019.11.142-142.8 华桂才.单片机在智能运动装置中的应用[J]. 电子技术与软件工程,2019(14):248-249.9 张莉. 可穿戴设备技术综述[J]. 通讯世界, 2015(8):250-250.10 王烈进,王游司,陈洪燕,孙超,卢宇.基于51单片机的智能手环蓝牙模块设计[J].电脑知识与技术,2018年23期.11 陈征, 高书杰. 老年智能健康手环市场调研与对策研究[J].中国管理信息化,2018,v.21,No.380(14):107-109.12 曹萌.面向中学生成长的智能手环的功能设计[J]. 数字通信世界,2018, No.158(02):150 167.13 Alexandria David. Health at hand: A systematic review of smart watch uses for health and wellness[J]. Journal of Biomedical Inform atics 63 (2016) 269–276.14 Rawassizadeh R , Price B A , Petre M . Wearables: has the age of smartwatches finally arrived?[J]. Communications of the Acm, 2015, 58(1):45-47.

5. 计划与进度安排

毕业设计期限:自2022年2月24日至2022年6月10日

2022.2.24-2022.3.05:有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识,学习实验所需软硬件的相关知识。

2022.3.06-2022.3.20:设定实验方案,采集实验数据。查阅资料,撰写并提交开题报告。

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