兼?zhèn)潴w溫心率檢測以及GPS定位和無線通信功能的健康手環(huán)設(shè)計摘要電子產(chǎn)品的應(yīng)用隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展越來越多，各式各樣花樣繁多的電子產(chǎn)品開始出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中，但新鮮勁一過這些花里胡哨的功能就失去了引人之處，最終還是需要擁有實(shí)際需求功能支撐的電子產(chǎn)品會長期的應(yīng)用在人們的生活之中。健康監(jiān)護(hù)手環(huán)除了與常規(guī)手表一樣的時間觀測功能，還具備人體健康狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測能力，其具備的體溫、心率等指標(biāo)參數(shù)的檢測，使得使用者對個人身體狀態(tài)信息有更全面的了解，其具備GPS同步功能也具備在危機(jī)時刻的緊急定位報警能力。本設(shè)計介紹的健康監(jiān)護(hù)手環(huán)具備常規(guī)的計步和時間觀察功能，且兼?zhèn)潴w溫心率檢測以及GPS定位和無線通信功能。健康監(jiān)護(hù)手環(huán)系統(tǒng)采用STM32核心芯片，外圍電路含有體溫監(jiān)測電路、心率監(jiān)測電路、計步感應(yīng)電路、按鍵電路、GPS定位電路、藍(lán)牙通信電路、DS1302時鐘電路、OLED顯示電路、蜂鳴器報警電路。系統(tǒng)各個功能模塊由單片機(jī)協(xié)調(diào)控制完成各自功能，并在STM32單片機(jī)的運(yùn)作下協(xié)同實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的整體功能。系統(tǒng)完成電路的設(shè)計和繪制、程序的構(gòu)建和編寫，并最終完成實(shí)物的制作和對應(yīng)功能的測試調(diào)試。關(guān)鍵詞：健康監(jiān)護(hù)手環(huán)，GPS定位，多源傳感器檢測，無線通信目錄題目 1基于STM32的健康監(jiān)護(hù)手環(huán)設(shè)計 1摘要 1關(guān)鍵詞： 1目錄 2第一章緒論 51.1研究背景 51.2研究意義 51.3研究現(xiàn)狀 61.4本文主要工作 61.5論文組織結(jié)構(gòu) 7第二章系統(tǒng)方案設(shè)計說明 82.1健康監(jiān)護(hù)手環(huán)功能分析 82.2模塊方案設(shè)計 82.2.1核心控制器方案設(shè)計 82.2.2計步方案設(shè)計 92.2.3心率監(jiān)測方案設(shè)計 102.2.4溫度檢測方案設(shè)計 102.2.5無線傳輸方案設(shè)計 112.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境概述 112.3.1AltiumDesigner電路繪制軟件 112.3.2Keil程序編寫軟件 122.4方案總結(jié) 13第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 143.1STM32最小系統(tǒng)電路設(shè)計 143.1.1外部復(fù)位電路 143.1.2晶振電路 153.2計步電路設(shè)計 163.3GPS定位模塊電路設(shè)計 163.4時鐘電路設(shè)計 173.5心率信號采集電路設(shè)計 173.5.1心率采樣電路 183.5.2信號處理電路 183.6溫度檢測電路設(shè)計 193.7顯示電路設(shè)計 193.8藍(lán)牙通信電路 20第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 224.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 224.2溫度檢測程序設(shè)計 234.3計步程序設(shè)計 234.3.1計步采集原理 234.3.2計步算法的設(shè)計 244.4心率程序設(shè)計 254.4.1心率采樣原理 254.4.2心率測量程序設(shè)計 264.5GPS程序設(shè)計 284.6智能體溫監(jiān)測程序設(shè)計 29第五章系統(tǒng)調(diào)試 315.1實(shí)物功能測試 315.1.1時鐘、鬧鐘功能測試 315.1.2心率檢測及心率報警功能測試 325.1.3溫度檢測及溫度報警功能測試 335.1.4GPS功能測試 335.2上位機(jī)功能測試 345.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測試 35第六章總結(jié)及展望 366.1全文工作總結(jié) 366.2未來工作展望 36參考文獻(xiàn) 38錄A 41附錄B 42附錄C 43

緒論研究背景社會的飛速發(fā)展使得人們的生活水平不斷提高，電子產(chǎn)品隨之百花齊放，越來越多的出現(xiàn)在了人們的生活當(dāng)中。但新鮮勁一過，有些花里胡哨和華而不實(shí)的功能就失去了引人之處，最終還是需要擁有實(shí)際需求功能支撐的電子產(chǎn)品才會長期的應(yīng)用在人們的生活之中。當(dāng)代社會中，人們開始注重起自身健康狀態(tài)的提升，而當(dāng)代年輕人，在快節(jié)奏的生活方式和高強(qiáng)度的工作壓力下，越來越多的人身體處于亞健康狀態(tài)，而跑步、跳操、散步等運(yùn)動都是非常好的鍛煉身體的方式。不論是散步還是跑步智能手環(huán)都是非常常用的步數(shù)計量設(shè)備。智能手環(huán)能夠?qū)κ褂谜叩倪\(yùn)動計步數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的檢測，對使用者的心率進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，心率不僅可以用來檢測睡眠還是反應(yīng)人們運(yùn)動強(qiáng)度的有效參數(shù)，讓人們對自身運(yùn)動的程度和運(yùn)動量能有有一個更好的把握，也提高的運(yùn)動的目標(biāo)達(dá)成數(shù)據(jù)和成就感的生成，有助于長期鼓勵使用者保持運(yùn)動習(xí)慣。智能手環(huán)是智能穿戴領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品，運(yùn)動計步如今已經(jīng)成為了普通人日常生活中運(yùn)動量的丈量標(biāo)準(zhǔn)，雖然近幾年隨著智能手機(jī)的普及，導(dǎo)致功能單一的智能手環(huán)產(chǎn)品的剛性需求變低，但是還是存在一定的存量市場。研究意義目前市場上的智能手環(huán)產(chǎn)品多是采用加速度傳感器作為計步感應(yīng)器件，加速度傳感器對于問題運(yùn)動狀態(tài)的檢測具備較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，搭配契合的計步算法能夠達(dá)到精準(zhǔn)的運(yùn)動計步功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的智能手環(huán)產(chǎn)品都加入了智能化的處理器和智能化的算法，在實(shí)現(xiàn)計步功能的同時也能夠?qū)崿F(xiàn)諸如卡路里和里程以及階段性的運(yùn)動總體步數(shù)的測量記錄，以便使用者能對自我鍛煉有一個周期性的計劃和數(shù)據(jù)參考。雖然現(xiàn)在手機(jī)的計步功能已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)人們的基本需求，但是專用的智能手環(huán)還是有一定的應(yīng)用價值，其體積小攜帶便捷性好，能夠?yàn)槭褂谜邘砀玫呐懿接嫴襟w驗(yàn)，其專一性的功能也具備更強(qiáng)的運(yùn)動輔助專業(yè)性。同時在智能手環(huán)當(dāng)中加入體溫心率檢測以及GPS定位和無線通信功能，豐富智能手環(huán)功能的應(yīng)用實(shí)用性，提高其作為運(yùn)動單品的產(chǎn)品附加值權(quán)重，使其成為無可替代的運(yùn)動輔助單品。所以，在嵌入式技術(shù)發(fā)展的當(dāng)下，可以基于該技術(shù)設(shè)計一款集成度高、精確度高、功能性廣、舒適度好的健康監(jiān)護(hù)手環(huán)，就顯得尤為重要。因此本課題的研究，在運(yùn)動、健康監(jiān)護(hù)等多領(lǐng)域具有較為實(shí)際的價值。研究現(xiàn)狀本文對市面上已經(jīng)有的智能手表裝置進(jìn)行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前越來越多的智能手環(huán)，在通信、功能、算法、智能化領(lǐng)域有了很多的成果出現(xiàn)了。下面，就是本文在調(diào)研了相關(guān)的文獻(xiàn)之后得到的一些研究現(xiàn)狀。國外很早就有了對于可穿戴設(shè)備的理論研究，加之國外集成電路技術(shù)發(fā)展較早，具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)儲備，可穿戴計算的概念隨之出現(xiàn)。早在上世紀(jì)60年代，麻省理工學(xué)院的一個實(shí)驗(yàn)室便提出了這一概念。90年代后，隨著集成電路技術(shù)的爆炸式發(fā)展，可穿戴技術(shù)也隨之增多。1997年，第一屆可穿戴計算機(jī)國際學(xué)術(shù)會議在美國召開。可穿戴技術(shù)自此獲得了各行各業(yè)的廣泛興趣和關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)后，越來越多的可穿戴設(shè)備進(jìn)入到了人們的生活中，在后續(xù)的發(fā)展模式里,在手表的小型化、算法的智能化上,有越來越多的研究成果問世。國外的最新研究陳果大多出現(xiàn)在守護(hù)表的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能領(lǐng)域，有學(xué)者提出,將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和5G等最新技術(shù)引入到智能手表的使用的場景下,其測試表明。新技術(shù)的運(yùn)用更加高效，相比于傳統(tǒng)的藍(lán)牙,5G具有幾乎可以忽略不計的遠(yuǎn)程傳輸能力。在我國，智能手環(huán)真正大規(guī)模的進(jìn)入市場是在2012年之后。這一時期，手機(jī)步入4G時代之后智能化程度愈來愈高，智能手環(huán)也隨之蓬勃發(fā)展，漸入佳境。越來越多的實(shí)用性功能快速出現(xiàn)，手環(huán)不單單可以用來記錄身體的各項數(shù)據(jù)，同時也可以實(shí)現(xiàn)移動支付、通話接聽、智能提醒、NFC等一系列功能。極大的拓寬了手環(huán)的應(yīng)用人群。經(jīng)過多年發(fā)展，市場已經(jīng)基本穩(wěn)定下來。蘋果、華為、小米三足鼎立。從消費(fèi)者的動因來看，手環(huán)記錄運(yùn)動情況以及身體狀況是大家最為關(guān)注的點(diǎn)，通過多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)對人體體征信息進(jìn)行檢測是現(xiàn)在的主流趨勢。本文主要工作本設(shè)計計劃完成一個智能健康監(jiān)護(hù)手環(huán)裝置的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。本文對基于嵌入式芯片STM32F103的智能健康監(jiān)護(hù)手環(huán)設(shè)計進(jìn)行了深入的分析與研究。確定了智能健康監(jiān)護(hù)手環(huán)設(shè)計的構(gòu)思、設(shè)計方案。本系統(tǒng)從如下的幾個維度設(shè)計：（1）運(yùn)動監(jiān)護(hù)功能本手環(huán)可以為使用者提供準(zhǔn)確的計步服務(wù)，對使用者每天的運(yùn)動量以步記作單位，從而對運(yùn)動量進(jìn)行統(tǒng)計，從而達(dá)到運(yùn)動監(jiān)護(hù)功能。（2）健康監(jiān)護(hù)功能為了對使用者的健康進(jìn)行監(jiān)護(hù)，本手環(huán)支持對使用者的健康參數(shù)，對心率、體溫進(jìn)行監(jiān)護(hù)，輸出使用者測量時的每分鐘心跳次數(shù)并以攝氏度為單位輸出體溫數(shù)據(jù)。在異常狀態(tài)時報警，從而達(dá)到健康監(jiān)護(hù)的功能。（3）日常生活數(shù)據(jù)采集功能手環(huán)集成了時鐘和鬧鐘功能，這樣佩戴者就可以緊密地和時間進(jìn)行綁定，可以隨時查看年月日時間等信息并且設(shè)置鬧鐘。從而滿足了使用者對時間的要求；而且具有GPS定位的功能，在遇到險情的時候，手環(huán)提供經(jīng)緯度救援的位置定位。（4）無線通信功能本設(shè)計也計劃設(shè)計一個無線通信的功能，有效通信距離為50m。這樣手環(huán)上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都可以保存到云端，在云端實(shí)現(xiàn)對使用情況的監(jiān)護(hù)，為遠(yuǎn)程報警提供了可能，也從實(shí)際的角度保護(hù)了使用者的安全。健康監(jiān)護(hù)手環(huán)完成各個功能模塊的軟硬件設(shè)計，并進(jìn)行健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的產(chǎn)品制作，由健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的產(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行測試，完成預(yù)期的運(yùn)動健康監(jiān)護(hù)和物聯(lián)通信功能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。論文組織結(jié)構(gòu)本論文的章節(jié)安排由第一章的緒論開始，對課題的相關(guān)背景和意義進(jìn)行說明，而后在第二章對本文設(shè)計的健康監(jiān)護(hù)手環(huán)設(shè)計涉及到的功能方案選型進(jìn)行合理選型說明，完成系統(tǒng)的方案設(shè)計后，在第三章對系統(tǒng)的硬件設(shè)計和器件應(yīng)用以及電路技術(shù)進(jìn)行分析說明，并在第四章的程序設(shè)計說明中對各個功能的程序?qū)崿F(xiàn)原理以及程序運(yùn)行流程進(jìn)行說明分析，最終在第五章對系統(tǒng)的實(shí)物制作過程進(jìn)行逐步講解，并進(jìn)行實(shí)物功能的測試和驗(yàn)證，達(dá)成對系統(tǒng)的整體設(shè)計預(yù)期的兌現(xiàn)并進(jìn)行技術(shù)性的總結(jié)。系統(tǒng)方案設(shè)計說明健康監(jiān)護(hù)手環(huán)功能分析本課題設(shè)計制作一個健康監(jiān)護(hù)手環(huán)，根據(jù)實(shí)際需求自行選擇處理器和開發(fā)環(huán)境完成設(shè)計，并滿足以下功能要求：（1）合理設(shè)計運(yùn)動監(jiān)護(hù)功能，達(dá)成穩(wěn)定的運(yùn)動計步功能。（2）合理設(shè)計健康監(jiān)護(hù)功能，達(dá)成穩(wěn)定的心率監(jiān)測和溫度檢測功能。（3）合理設(shè)計GPS定位功能，達(dá)成穩(wěn)定的位置定位功能。（4）合理設(shè)計無線通信功能，達(dá)成穩(wěn)定的智能物聯(lián)功能。（5）具有基本的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，且針對運(yùn)動人員的使用特點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用操作適配。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)方案選擇的模塊是系統(tǒng)的各個功能模塊，系統(tǒng)首先需要圍繞核心功能對系統(tǒng)的關(guān)鍵器件進(jìn)行選型，主要對微控制器進(jìn)行選型，選定不同的主控方向決定了不同的設(shè)計路徑，所以需要確定主控方案后才能確立后續(xù)的功能模塊的選型。系統(tǒng)的后續(xù)輔助功能的實(shí)現(xiàn)需要根據(jù)系統(tǒng)的主控方案進(jìn)行規(guī)劃，故而在下一小節(jié)的系統(tǒng)器件選型設(shè)計中優(yōu)先進(jìn)行核心控制方案的選型設(shè)計。模塊方案設(shè)計核心控制器方案設(shè)計核心控制器的方案設(shè)計圍繞核心控制器的智能處理器選型展開，健康監(jiān)護(hù)手環(huán)作為一款具備一定智能化功能的電子設(shè)備產(chǎn)品，其核心控制器必然是以智能處理器作為控制核心，常規(guī)消費(fèi)類電子設(shè)備的智能處理器一般都是選擇單片機(jī)作為控制核心，單片機(jī)產(chǎn)品具備高集成度低功耗的制式特點(diǎn)，同時其在性能上具備控制功能強(qiáng)和外部擴(kuò)展能力強(qiáng)的優(yōu)勢，是目前的消費(fèi)級電子設(shè)備產(chǎn)品的主流應(yīng)用控制器。在巨量的市場應(yīng)用需求推動下單片機(jī)系列處理器發(fā)展出了各種場景應(yīng)用所需的系列單片機(jī)。方案一：STM32F103C8T6單片機(jī)，具有極快的運(yùn)行速度，內(nèi)部具備眾多電路及接口，協(xié)調(diào)工作可以完成及其復(fù)雜的功能，且價格親民，較為實(shí)惠。STM32單片機(jī)的運(yùn)行速度可以達(dá)到72MHz,具備內(nèi)部復(fù)位電路、內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器、USB通信接口、CAN通信接口,同時具備串口通信和片內(nèi)EEPROM、I2C通信接口以及SPI通信接口,STM32F103C8T6性能強(qiáng)大并且價格較低,是目前STM32系列單片機(jī)中廣泛應(yīng)用的一款。

方案二：STC15f2k60s2是一款增強(qiáng)型51單片機(jī)，其運(yùn)行機(jī)器周期達(dá)到了1T。具備內(nèi)部高準(zhǔn)確的復(fù)位和時鐘電路，在程序燒錄時就能夠確定系統(tǒng)的內(nèi)部復(fù)位級別和內(nèi)部時鐘頻率，相比較傳統(tǒng)51的十二分頻時鐘，其工作頻率最高可以達(dá)到35MHz，所以其運(yùn)行速度比傳統(tǒng)的51單片機(jī)快數(shù)十倍，在運(yùn)行速度強(qiáng)勁的同時，其內(nèi)部的程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間也得到了大幅度的提升，并且具備內(nèi)部ADC和外部DAC設(shè)備功能，是一款面向中端電子產(chǎn)品設(shè)計而開發(fā)的51系列單片機(jī)。綜上，STM32F103C8T6單片機(jī)集高性能、低功耗、低電壓、實(shí)時性、數(shù)字信號處理于一身，其性能更加優(yōu)良。同時保持高集成度和開發(fā)簡易的特點(diǎn)。考慮到健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的整體功能實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的高性能要求，故而選擇方案一作為控制核心，以滿足系統(tǒng)的處理器的性能要求。計步方案設(shè)計計步功能是健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的核心功能，計步功能的實(shí)現(xiàn)有加速度傳感器和振蕩傳感器兩種，這兩種傳感器都是健康監(jiān)護(hù)手環(huán)產(chǎn)品中有一定應(yīng)用案例的類型傳感器，本小節(jié)中對兩種傳感器的應(yīng)用原理進(jìn)行必要的說明分析。方案一：振蕩傳感器是一種較為精巧的物理觸發(fā)振蕩感應(yīng)傳感器，振蕩傳感器內(nèi)部具有感應(yīng)元件，感應(yīng)元件會通過人體運(yùn)動時候的振蕩幅度輸出對應(yīng)的模擬量信號，外部處理器通過算法進(jìn)行模擬量數(shù)據(jù)的實(shí)時分析能夠換算得出具體的計步信息。方案二：加速度傳感器是目前市場上使用最普遍的計步傳感器，傳感器通過對XYZ三軸加速度數(shù)據(jù)的變化檢測，進(jìn)行檢測物體的一定能狀態(tài)變化分析，三軸加速度傳感器輸出的數(shù)據(jù)量是三軸加速度模擬量，因?yàn)槠鋬?nèi)部集成了完整的檢測器件，所以以數(shù)字型信號的形式進(jìn)行加速度數(shù)據(jù)輸出。方案二是集成度更高的振蕩傳感器，而且其比單一的振蕩傳感器多了兩個緯度的數(shù)據(jù)測量，具備更高的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和計步穩(wěn)定性，故而為了保證計步系統(tǒng)的計步準(zhǔn)確性，選擇加速度傳感器作為系統(tǒng)的計步傳感器，加速度傳感器型號眾多本設(shè)計中選擇常用的MMA845X作為系統(tǒng)的加速度傳感器。心率監(jiān)測方案設(shè)計心率檢測器件的選型是系統(tǒng)的重點(diǎn)功能，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的設(shè)計案例選取光電信號檢測器件和肌電信號檢測器件兩種心率檢測方案。方案一：光電信號檢測器件是利用紅外光電傳感器檢測，檢測部位為人手部的指甲位置，因?yàn)槿诵穆什▌訒r是心臟的收縮和擴(kuò)張行為，而在心臟的收縮和擴(kuò)張的過程當(dāng)中，手部的指甲蓋部分的透光率會因?yàn)樾呐K的收縮和擴(kuò)張帶來的血液的充盈和匱乏而發(fā)生變化，利用這一特性采用紅外光電傳感器能夠利用紅外反射原理，通過透光率的變化帶來的紅外光反射變化進(jìn)行心率信號的識別。方案二：肌電信號的基本周期波動是和心率信號保持一致的，利用這一特性可以對肌電信號進(jìn)行采集，并通過其基本周期的數(shù)值采集得出心率信號的具體數(shù)值，肌電信號的采集借助感應(yīng)薄膜采用三導(dǎo)聯(lián)檢測法實(shí)現(xiàn)對肌肉信號的檢測，而后借助后級的整形和放大信號達(dá)成心率信號的獲取。方案一和方案二都能夠?qū)崿F(xiàn)心率信號的檢測，而且方案而得肌電信號檢測法得到得心率信號的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性更強(qiáng)，但是方案二的肌電信號的檢測操作較為繁瑣，需要借助感應(yīng)薄膜進(jìn)行肌電信號捕獲，再由后級信號處理電路進(jìn)行放大整形才能夠獲得肌電信號的采集，不符合健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的操作便捷檢測靈活的設(shè)計方向。而光電信號檢測法則只需要將手指頭放置在紅外光電傳感器上方即可實(shí)現(xiàn)心率信號的數(shù)據(jù)檢測，故而選擇紅外光電傳感器作為系統(tǒng)的心率檢測器件。溫度檢測方案設(shè)計健康監(jiān)護(hù)手環(huán)具備溫度檢測功能所以需要配備溫度傳感器，市面上主要的溫度傳感器可以輸出數(shù)字信號或者模擬信號。模擬型溫度傳感器選擇常用熱敏電阻作為備選器件，數(shù)字型光強(qiáng)傳感器選擇了DS21B20溫度傳感器作為備選器件。方案一：通常一般的的熱敏電阻利用半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)制作一種能夠根據(jù)溫度變化自身阻值的熱敏元器件。當(dāng)外部的溫度較強(qiáng)時熱敏電阻會因?yàn)闇囟鹊臄z入而造成自身電阻變小，當(dāng)外部溫度降低時則自身電阻會逐漸變大，利用電阻的變化曲線數(shù)值的變化來檢測外部溫度數(shù)值。方案二：DS18B20是一款常見的溫度檢測測傳感器，主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品的溫度智能化控制和過熱保護(hù)場景應(yīng)用，可以檢測的溫度最高是155℃，最低為負(fù)55℃，溫度區(qū)間跨度大，范圍廣，檢測誤差波動為1攝氏度，滿足一般的溫度檢測需求。比對兩種方案結(jié)合單片機(jī)的外在設(shè)備條件，如果選取熱敏電阻進(jìn)行應(yīng)用則需要搭配外部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬量數(shù)據(jù)的檢測，這樣就會添加電路設(shè)計的成本和難度，而選擇數(shù)字型的DS18B20傳感器則能夠便捷高效的實(shí)現(xiàn)溫度的檢測，器件所需外部輔助器件傳感器。無線傳輸方案設(shè)計健康監(jiān)護(hù)手環(huán)都具備無線通信功能，無線通信功能需要有無線設(shè)備支持，常用的無線設(shè)備方案有藍(lán)牙通信模塊和Zigbee無線通信模塊，這兩種模塊都是常見的無線通信產(chǎn)品中應(yīng)用較為廣泛的。方案一：藍(lán)牙通信對應(yīng)的無線通信是基于IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙協(xié)議的無線局域網(wǎng)絡(luò)，其具備自建局域網(wǎng)的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)交互藍(lán)牙無線通信具備局域網(wǎng)快速數(shù)據(jù)交互和便捷性高安全性強(qiáng)的特點(diǎn)，其自帶的自動連接特性使其在智能家居和智能穿戴領(lǐng)域都取得了較好的市場應(yīng)用。方案二：CC2530Zigbee無線通信是目前的數(shù)據(jù)組網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的無線通信方案，Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)具備局域網(wǎng)自組網(wǎng)的特性，同時在局域網(wǎng)領(lǐng)域具備密集型信號覆蓋和自組網(wǎng)優(yōu)勢，適用于區(qū)域性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組網(wǎng)應(yīng)用。方案一和方案二都可以滿足系統(tǒng)的通信配置的功能實(shí)現(xiàn)，但CC2530Zigbee無線通信雖然穩(wěn)定性好并且?guī)в凶越M網(wǎng)功能，但是數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性較差，故而選擇擴(kuò)展性強(qiáng)安全性高且具備數(shù)據(jù)透徹能力的藍(lán)牙模塊作為系統(tǒng)的無線通信方案。系統(tǒng)選擇的藍(lán)牙模塊型號為ECB02H2藍(lán)牙通信模塊其具備數(shù)據(jù)透傳功能，能夠便捷的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ軐?shí)現(xiàn)。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境概述健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的開發(fā)環(huán)境包含了電路繪制、程序編寫兩個部分。根據(jù)系統(tǒng)選取的STM32系列單片機(jī)來選擇設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)的電路繪制選擇了AltiumDesigner軟件。系統(tǒng)的程序編寫選擇了KeilforARM軟件。下面對兩個部分的開發(fā)軟件進(jìn)行詳略得當(dāng)?shù)恼f明闡述。AltiumDesigner電路繪制軟件AltiumDesigner具備較高的智能化和自動化電路分析和制作能力，在設(shè)定好布線規(guī)則的前提下，能夠采用軟件內(nèi)部的自動布線進(jìn)行電路PCB繪制,在節(jié)省人工成本的同時也提高了電路布線的合規(guī)性和合理性，可以大幅度提高工作效率，AltiumDesigner電路繪制軟繪制狀態(tài)件原理圖如圖2-1所示。圖2-1AltiumDesigner電路繪制軟件界面圖Keil程序編寫軟件Keil主要使用C語言來對單片機(jī)芯片進(jìn)行編程和開發(fā)，其優(yōu)勢明顯，使單片機(jī)程序的功能和結(jié)構(gòu)都實(shí)現(xiàn)了多樣化的編譯。早期的Kei軟件主要是為C51單片機(jī)而研發(fā)的，其軟件因?yàn)樾阅芊€(wěn)定而強(qiáng)大故而成為C51編譯器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其研發(fā)公司因?yàn)檠邪l(fā)水平卓越而被ARM公司于2005年收購，從此以后Keil除了KeilforC51也有了KeilforARM的版本用于ARM芯片的程序編寫和編譯使用。Keil編譯器支持多系列內(nèi)核，KeilforARM內(nèi)部配置了自啟動代碼，并且具備強(qiáng)大的軟件邏輯仿真能力，具備單片機(jī)脫機(jī)仿真和在線仿真兩種仿真能力，其具備ARM和Cortex系列內(nèi)核開發(fā)所需的庫集成開發(fā)能力，其開發(fā)性能比之RealView編譯器更加強(qiáng)大，并且對新版本的ARM芯片系列芯片具有良好的開拓和支持，對于系列單片機(jī)的持續(xù)性開發(fā)有良好的繼承和擴(kuò)展，故而選取作為STM32系列芯片的軟件開發(fā)程序是符合系統(tǒng)的開發(fā)需求的，KeilforARM的開發(fā)軟件界面如圖2-2所示。圖2-2KeilforARM程序開發(fā)軟件界面圖方案總結(jié)健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的核心功能是運(yùn)動健康監(jiān)護(hù)和物聯(lián)通信功能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，圍繞系統(tǒng)的核心功能展開后的功能分析，確立了系統(tǒng)的具體功能應(yīng)用執(zhí)行，由此展開的模塊方案設(shè)計確立了系統(tǒng)的器件構(gòu)成為以STM32F103C8T6單片機(jī)作為核心處理器搭配外圍電路含有DS18B20溫度檢測電路、紅外光電心率檢測電路、計步感應(yīng)電路、按鍵電路、GPS定位電路、ECB02H2藍(lán)牙通信電路、DS1302時鐘電路、蜂鳴器報警電路、顯示電路。系統(tǒng)各部分由單片機(jī)協(xié)調(diào)控制完成各自功能，并在STM32單片機(jī)的運(yùn)作下協(xié)同實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)護(hù)手環(huán)的整體功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-3所示。圖2-3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)硬件設(shè)計STM32最小系統(tǒng)電路設(shè)計STM32F103C8T6單片機(jī)是一款基于Cortex-M3內(nèi)核的32位處理器，其具備強(qiáng)大的外部信號處理和輸出控制的能力，STM32F103C8T6單片機(jī)具備48個外部引腳，其單片機(jī)電路設(shè)計的主要內(nèi)容包括外部復(fù)位電路、晶振電路、RTC晶振電路以及BOOT電路。最小系統(tǒng)模塊如圖3-1所示。圖3-1STM32F103最小系統(tǒng)原理圖外部復(fù)位電路復(fù)位電路的主要功能是將單片機(jī)狀態(tài)恢復(fù)到初始化，通過復(fù)位信號完成初始化狀態(tài)轉(zhuǎn)換，此按照編寫程序進(jìn)入后續(xù)邏輯程序中。STM32單片機(jī)具備多種類型的復(fù)位信號觸發(fā)。復(fù)位電路如圖3-2所示。圖3-2復(fù)位電路圖復(fù)位電路中的器件包括獨(dú)立按鍵、定值電阻以及電解電容。由定值電阻和電解電容構(gòu)成RC延時電路，復(fù)位電路通過電阻電容串聯(lián)形成，電容器可以有效的穩(wěn)定脈沖信號，以此實(shí)現(xiàn)上電過程中的有效復(fù)位。可以通過對按鍵的編程來實(shí)現(xiàn)上電、復(fù)位的功能。晶振電路晶振電路用來轉(zhuǎn)換單片機(jī)的運(yùn)行信號的速度，單片機(jī)由晶振的參數(shù)決定其基本運(yùn)行速度。石英晶振能夠輸出穩(wěn)定的正弦波頻率信號，石英晶振輸出的脈沖信號進(jìn)入單片機(jī)的晶振引腳以后成為單片機(jī)的機(jī)器周期信號，每一個晶振脈沖的輸入代表一周期，根據(jù)單片機(jī)的運(yùn)行速度最高可達(dá)到72Mhz和內(nèi)部鎖相環(huán)特征可配置為9倍鎖相環(huán)，選取8Mhz的外部晶振能夠穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的高速程序運(yùn)行配置。除了系統(tǒng)運(yùn)行晶振以外STM32單片機(jī)還帶有內(nèi)部RTC時鐘，所需需要外接RTC時鐘晶振，選用常規(guī)的32.768Khz時鐘晶振即可，晶振電路如圖3-3所示。圖3-3晶振電路圖計步電路設(shè)計MMA845X具有用戶可選的+/-2g/+/-4g/+/-8g滿量程，可以在不活動期間保持低功耗模式。其可以完成三維空間內(nèi)的加速度數(shù)據(jù)的探測，因此，對于本設(shè)計中，計步的需求而言，就可以通觀察其三維方向上的表現(xiàn)，只要判定其XYZ任意一個方向上，觸發(fā)了加速度的突然增大，就可以判定為正在運(yùn)動，則觸發(fā)計數(shù)。3-5MMA485X電路圖 設(shè)計中MMA845X三軸加速度傳感器選用I2C總線作為通信總線，其電路連接上需要對ALTADRESS引腳進(jìn)行接地操作，將計步模塊的的SCL和SDA連接單片機(jī)的PB1和PB10引腳.GPS定位模塊電路設(shè)計系統(tǒng)中的GPS模塊的應(yīng)用主要是用于獲取定位信息以便實(shí)現(xiàn)報警報文的定位信息生成。系統(tǒng)選用的GPS模塊是GT-U8GPS定位模塊，GPS定位模塊內(nèi)部自帶LNA芯片和天線組合，單模塊即可實(shí)現(xiàn)GPS報文的接收，并且GPS定位模塊模塊內(nèi)部帶有配置存儲EEPROM，可以利用電腦端對GPS定位模塊進(jìn)行配置后再進(jìn)行便捷使用，省去了單片機(jī)端的GSP模塊配置流程，同時GPS定位模塊帶有模塊內(nèi)置電源能夠在系統(tǒng)斷電的時候保持半個小時的運(yùn)行狀態(tài)。GPS定位模塊與單片機(jī)的連接僅需要連接報文接收接口即可，GPS定位模塊采用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互通信，所以將其信號輸出端鏈接至單片機(jī)的串口接收端口。GPS定位模塊在電路中的接口電路如圖3-6所示。圖3-6GPS定位模塊接口電路圖時鐘電路設(shè)計系統(tǒng)的時鐘芯片選用了DS1302作為時鐘源，DS1302是一個8引腳的DIP封裝的插件芯片，其引腳包括電源引腳、接地引腳、兩路晶振引腳，I2C通信總線的SCL引腳和SDA引腳以及芯片讀寫控制引腳CE和備用電源供電引腳。電路連接上將DS1302的主電源連接到系統(tǒng)電源端，將DS1302的備用電源線連接到電池供電端，通過X1和X2引腳和晶振連接形成單片機(jī)的時鐘晶振電路，將時鐘的SDA和SCL接到單片機(jī)的PA11和PA12，同時將寫入控制引腳CE接入到單片機(jī)的PA15引腳，DS1302時鐘電路如圖3-7示。圖3-7DS1302時鐘電路心率信號采集電路設(shè)計心率信號采集電路由集成的光電心率檢測模塊達(dá)成，其光電心率檢測模塊內(nèi)部是紅外光電傳感器模塊和信號放大處理模塊構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的心率檢測，本節(jié)中對模塊內(nèi)部電路進(jìn)行拆解說明。心率采樣電路光電心率檢測模塊的心率信號采樣部分由光電傳感器和阻容耦合電路構(gòu)成，紅外光電傳感器前級的發(fā)射端采用470歐姆作為限流電阻構(gòu)成紅外發(fā)射輸出部分，后級的接收端的導(dǎo)通電流由反射紅外光信號決定，其接收端的限流電阻為20K，決定了其采樣到的心率信號的電流數(shù)值不會超過25mv，經(jīng)過后級的阻容耦合電路濾波穩(wěn)定后輸出10mv的心率感應(yīng)信號，心率采樣電路如圖3-8所示。圖3-8心率采樣電路圖信號處理電路心率采樣電路采樣到心率以后輸入到三極管進(jìn)行信號處理，實(shí)現(xiàn)對紅外光電傳感器采樣到的基準(zhǔn)信號的放大，再由運(yùn)算放大器另外一路構(gòu)建電壓比較器，實(shí)現(xiàn)放大后的模擬量信號的整形，使其能夠直接輸出心率信號的波特率信號直接由單片機(jī)進(jìn)行讀取。信號處理電路如圖3-9所示。電路圖中可以看到信號先進(jìn)入到前級同相放大電路中，放大電阻由100K電阻和220歐姆電阻構(gòu)成，達(dá)成約為500倍的前端信號放大，而后輸入到后端運(yùn)算放大器構(gòu)建的電壓比較器電路中，比較電壓為2.5V，實(shí)現(xiàn)對放大信號的整形，最終輸出單片機(jī)能夠識別的心率脈沖信號。圖3-9心率信號處理電路圖溫度檢測電路設(shè)計 DS18B20傳感器在市場應(yīng)用廣泛，輸出的信號主要是數(shù)字型，可以有效的提高工作效率，可以直接連接上芯片引腳，減小了電路復(fù)雜性，而單總線的數(shù)據(jù)交互特性使得其對單片機(jī)的引腳占用處于較低水平，故而在數(shù)字溫度器場景中應(yīng)用廣泛。DS18B20利用數(shù)據(jù)總線和單片機(jī)通信完成數(shù)據(jù)的傳輸。將其數(shù)據(jù)引腳連接到單片機(jī)的PB11引腳即可完成單總線數(shù)據(jù)交互設(shè)計，溫度采集電路如圖3-10所示。3-10溫度采集模電路圖顯示電路設(shè)計系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)手環(huán)參數(shù)信息的實(shí)時顯示，系統(tǒng)選用OLED顯示器作為數(shù)據(jù)顯示設(shè)備，0.96OLED顯示設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)128*64分辨率的數(shù)據(jù)內(nèi)容顯示，其顯示器內(nèi)部具備GRAM顯示區(qū)域，能夠根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示需求進(jìn)行對應(yīng)的字模生成，0.96OLED采用SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，。設(shè)計中采用單片機(jī)的3.3V供電電源為0.96OLED顯示器進(jìn)行供電，將SPI通信引腳連接到單片機(jī)的內(nèi)部引腳PB6、PB7、PB8、PB9模擬SPI接口實(shí)現(xiàn)液晶顯示器的驅(qū)動控制，0.96OLED顯示電路如圖3-11所示。圖3-11OLED顯示器連接電路圖藍(lán)牙通信電路本設(shè)計選用ECB02H2作為藍(lán)牙通信模塊，其憑借低廉的價格和穩(wěn)定的性能，在低端藍(lán)牙連接應(yīng)用場景中保有了較大的市場應(yīng)用案列，所以其在本設(shè)計中的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙數(shù)據(jù)透傳功能。ECB02H2藍(lán)牙通信模塊采用串口通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，設(shè)計中由單片機(jī)PA9和PA10的串口一與藍(lán)牙的AT指令串行接口進(jìn)行連接互聯(lián)通信，如圖3-12所示為藍(lán)牙通信模塊連接電路圖。圖3-12藍(lán)牙通信電路圖系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)主程序設(shè)計健康監(jiān)護(hù)手環(huán)設(shè)計的程序架構(gòu)上采取了順序執(zhí)行的程序架構(gòu)，單片機(jī)上電以后從main程序的開頭部分開始執(zhí)行，先進(jìn)行系統(tǒng)的整體初始化，將所有寄存器通電，所有應(yīng)用變量創(chuàng)建寫入內(nèi)存，完成初始化后，主函數(shù)加載進(jìn)內(nèi)存，芯片開始對編譯完的程序進(jìn)行執(zhí)行。在系統(tǒng)的程序主循環(huán)中進(jìn)行計步數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)以及GPS報文定位數(shù)據(jù)的讀取，讀取后的數(shù)據(jù)由OLED顯示進(jìn)行信息的實(shí)時顯示，手機(jī)APP借由藍(lán)牙模塊獲取單片機(jī)的實(shí)時狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，程序流程圖如圖4-1所示。開始開始初始化讀取計步數(shù)據(jù)讀取心率數(shù)據(jù)和溫度以及時間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)讀取完成？讀取GPS報文定位數(shù)據(jù)液晶刷新顯示并上傳藍(lán)牙信息返回YNO圖4-1主程序流程圖溫度檢測程序設(shè)計溫度采集系統(tǒng)的主要由DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，該溫度傳感器采用單線連接，其檢測數(shù)據(jù)的時序要求嚴(yán)格。每一次工作都需要進(jìn)行初始化操作，完成初始化以后根據(jù)是否有多個傳感器在同一總線決定是否跳過序列號讀取操作，而后發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令0X44，并進(jìn)行延時復(fù)位操作，而后延時后發(fā)送64位ID，校驗(yàn)后發(fā)送0XBE進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的讀取，讀取到的溫度數(shù)據(jù)通過格式轉(zhuǎn)換后可以發(fā)送至液晶進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時顯示。溫度采集流程圖4-2所示。圖4-2溫度采集流程圖計步程序設(shè)計計步采集原理當(dāng)運(yùn)動者佩戴健康監(jiān)護(hù)手環(huán)系統(tǒng)行走或跑步時，健康監(jiān)護(hù)手環(huán)系統(tǒng)的傳感器內(nèi)部有微小的磁鐵，磁鐵會跟隨運(yùn)動產(chǎn)生振動，振動產(chǎn)生的電信號值就是加速度值，而振動的磁鐵會被外包圍的線圈切割，這樣就分割成了X、Y、Z軸三個方向上的加速度信號。首先要設(shè)定一個計步閥值，將計步數(shù)據(jù)與計步閥值進(jìn)行對比，然后根據(jù)變化的加速度參數(shù)完成計步功能。當(dāng)人處于行走和跑步的運(yùn)動狀態(tài)時，會產(chǎn)生橫向、縱向和側(cè)向三個方向的沖量如圖4-3所示，而這三個方向的沖量剛好對應(yīng)傳感器三個軸的加速度，因此通過測量傳感器三個方向的加速度值就能完成人運(yùn)動的計步數(shù)據(jù)采集。圖4-3人體走動狀態(tài)圖計步算法的設(shè)計人們在不同的運(yùn)動狀態(tài)中的步數(shù)的變化頻率是不一樣的，因此計步也存在著步數(shù)變化頻率的問題，這個問題可以通過設(shè)置不同運(yùn)動狀態(tài)的閥值來更精準(zhǔn)的計步，而通常可以通過調(diào)整動態(tài)閥值來實(shí)現(xiàn)計步。系統(tǒng)中是通過設(shè)定X、Y、Z三軸加速度值作為計步參數(shù)的考量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)在實(shí)際測量中50步內(nèi)的閥值加速度值設(shè)定第一個閥值，再以50步為一次的頻率更新閥值，這就實(shí)現(xiàn)了動態(tài)閥值的設(shè)定。三軸加速度值的變化規(guī)律在人運(yùn)動的過程中如圖4-4所示。圖4-4XYZ三軸加速度動態(tài)圖心率程序設(shè)計心率采樣原理心率信號采集電路最終輸出的信號屬于TTL頻率信號。對TTL頻率信號的一分鐘周期的測量可以采用兩種程序測算方式，一種是采用測頻法一種是采用計數(shù)法。測頻法是對頻率信號的兩個相鄰信號之間的時間進(jìn)行測算，通過換算得到信號的周期頻率值，從而能夠計算處信號的一分鐘周期頻率數(shù)值。一種是計數(shù)法，計數(shù)法根據(jù)一分鐘的采用周期進(jìn)行一分鐘的數(shù)據(jù)計數(shù)，頻率數(shù)值輸出以一分鐘為周期，系統(tǒng)所有計數(shù)信號都由單片機(jī)內(nèi)部的定時器進(jìn)行完成，每一次計數(shù)結(jié)束后，定時器復(fù)位，重新進(jìn)行新的計數(shù)周期，計數(shù)法原理示意圖如圖4-5所示。圖4-5計數(shù)示意圖測頻法的程序設(shè)計上是以兩次心率脈沖信號的下降沿作為時間記錄節(jié)點(diǎn)，計算出時間差以后將周期進(jìn)行倒數(shù)得到頻率信號，再將秒頻率信號乘以60得到分鐘頻率信號數(shù)值，測頻法示意圖如圖4-6所示。圖4-6頻率法示意圖兩種方案的對比計數(shù)法的準(zhǔn)確性更高，但是計算周期長，不利于實(shí)時的觀測和監(jiān)測，故而系統(tǒng)選擇了響應(yīng)速度更快的測頻法作為心率采樣程序設(shè)計原理。心率測量程序設(shè)計系統(tǒng)中采用測頻法完成對心率信號的檢測，測頻法程序設(shè)計中需要對心率信號的輸入時間點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的捕捉，所以采用外部中斷0進(jìn)行心率輸入點(diǎn)的信號捕捉，通過外部中斷記錄兩次心率脈沖的時間點(diǎn)，利用定時器0計算這兩個心率脈沖時間點(diǎn)之間的時間數(shù)值，而后將周期數(shù)值進(jìn)行倒數(shù)處理得到秒頻率信號，再乘以60即可得到分鐘頻率信號也就是心率信號數(shù)值。心率信號測量程序流程如圖4-7所示。圖4-7心率信號測量程序流程圖GPS程序設(shè)計設(shè)計中采用了GPS模塊作為使用者當(dāng)前的地理位置信息獲取模塊，GPS模塊的配置需要利用u-center軟件在電腦端進(jìn)行，系統(tǒng)將GPS模塊的報文輸出串口的波特率設(shè)定為115200，確保GPS模塊數(shù)據(jù)輸出速率穩(wěn)定。根據(jù)系統(tǒng)中的應(yīng)用所需，需要讀取的內(nèi)容為經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)信息，所以根據(jù)對GPS模塊的報文輸出數(shù)據(jù)的解析，以后系統(tǒng)需要解析的報文為GPS報文中的$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh<CR><LF>

，其中2、3、4、5、6位置的報文信息是目標(biāo)解析信息，<2>代表了定位信息的有效性，該位置為A表示定位報文有效，<3>是緯度的度分?jǐn)?shù)據(jù)，<4>是緯度的NS數(shù)據(jù)，<5>是經(jīng)度的度分?jǐn)?shù)據(jù)，<6>是經(jīng)度的EW數(shù)據(jù)，據(jù)此進(jìn)行解析即可得到目標(biāo)的GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)信息，解析出里面的GPS報文的經(jīng)緯度信息后利用GSM模塊進(jìn)行短信發(fā)送，串口接收數(shù)據(jù)流程圖如下圖4-8所示。圖4-8GPS數(shù)據(jù)接收程序流程圖4.6智能體溫監(jiān)測程序設(shè)計人體在運(yùn)動時，體溫也會升高但卻不是發(fā)燒狀態(tài)。而在一定強(qiáng)度運(yùn)動下的心率值比發(fā)燒時的心率明顯要高。設(shè)計中考慮到了這一因素，在體溫升高時，先判斷體溫是否達(dá)到閾值。體溫超過閾值，則檢測心率這一參數(shù)，根據(jù)心率參數(shù)智能的判定是運(yùn)動狀態(tài)還是發(fā)熱狀態(tài)。

圖4-9智能體溫檢測程序設(shè)計流程圖系統(tǒng)調(diào)試實(shí)物功能測試系統(tǒng)的實(shí)物調(diào)試先對各個模塊進(jìn)行單獨(dú)測試確保其在電路方面都沒有問題，以免后面組裝使用過程中出現(xiàn)短路、短接、器件損壞等現(xiàn)象。測試完以后將各元件組裝通電，確認(rèn)可以正常啟動沒有問題出現(xiàn)后，將編譯好的程序燒錄到手環(huán)硬件中，上電之后，顯示屏顯示年月日、時間、周幾、溫度數(shù)據(jù)、脈搏數(shù)據(jù)。通過按鍵翻頁顯示屏顯示經(jīng)緯度、步數(shù)數(shù)據(jù)。繼續(xù)翻頁顯示屏顯示溫度報警閾值、心率報警閾值、鬧鐘設(shè)置等數(shù)據(jù)，實(shí)物圖如下所示。圖5-1測試實(shí)物圖時鐘、鬧鐘功能測試如圖所示當(dāng)前手環(huán)時鐘顯示出現(xiàn)錯誤，可通過手環(huán)或者連接手機(jī)app手機(jī)進(jìn)行調(diào)整。圖5-2時間日期錯誤圖調(diào)整后顯示顯示日期時間與北京時間一致。圖5-3時間日期調(diào)整后準(zhǔn)確圖在鬧鐘功能界設(shè)置調(diào)試的時間，并將鬧鐘快關(guān)選項選擇on打開狀態(tài)圖5-4鬧鐘界面圖到達(dá)設(shè)置時間之后，蜂鳴器開始報警，鬧鐘功能測試正常。心率檢測及心率報警功能測試心率檢測及心率報警功能測試如圖所示手環(huán)通電以后，將心率傳感器貼近手腕，收集得到完整的數(shù)據(jù)之后，顯示屏?xí)@示采集到的心率數(shù)據(jù)，如果沒有數(shù)據(jù)，可能出現(xiàn)以下原因：（1）傳感器沒有帶緊，離測試測試部位距離太遠(yuǎn)。（2）測量時間過短，數(shù)據(jù)沒來的及采集完成。（3）心率測量連接線沒有插緊。（4）硬件發(fā)生故障。圖5-5心率顯示界面圖如圖所示將心率報警閾值設(shè)置為90，測試人員心率超過90后，蜂鳴器開始報警，心率報警功能測試完成。圖5-6脈搏閾值界面圖溫度檢測及溫度報警功能測試溫度檢測、溫度報警功能測試如圖所示溫度傳感器采集的是當(dāng)前的環(huán)境溫度，在做溫度報警測試時，我們將溫度閾值調(diào)制當(dāng)前檢測溫度27.88°C以下，此時蜂鳴器開始報警。+圖5-7溫度檢測界面圖GPS功能測試Gps功能需要在空曠的地方才可以測得數(shù)據(jù)。經(jīng)測試在宿舍、食堂等室內(nèi)包括六樓宿舍的煙臺，GPS均測不到數(shù)據(jù)。在學(xué)校大門門口，操場等地gps可以測得數(shù)據(jù)，下圖為操場的GPS數(shù)據(jù)圖。圖5-8GPS數(shù)據(jù)界面圖上位機(jī)功能測試手機(jī)內(nèi)下載對應(yīng)的app程序后，打開手機(jī)藍(lán)牙及定位，找到并連接對應(yīng)的藍(lán)牙設(shè)備。連接成功后，便可進(jìn)入主界面。圖5-9手機(jī)APP接收藍(lán)牙數(shù)據(jù)界面圖App上顯示數(shù)據(jù)與led屏幕上顯示的數(shù)據(jù)保