CN101493865A - 运动腕表的省电装置及省电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有省电功能和省电方法的运动腕表的省电装置及省电方法，它包括运动腕表，运动腕表内置有时钟控制程序，运动腕表接收来自服务端的作息时间表、时间校准信息、信息上传时间的排队信息，并根据作息时间表自动设定运动腕表的休眠时间或采样时间，并由运动腕表按设定序列主动链接服务端进行通信交互信息。优点：一是解决了休眠时间的确定问题，在不同的时段可以设置多种或多级不同时段的模式，而且时段的分配可以由系统按各种不同的需求进行调整，以调整在不同的时段内；二是采用不同的工作模式和工作状态，从而解决运动腕表的耗电问题；三是起到了监控学生是否按作息时间学习、休息，为学生养成一个良好的学习习惯打下基础。

Description

运动腕表的省电装置及省电方法

技术领域

本发明涉及一种具有省电功能和省电方法的运动腕表的省电装置及省电方法，属运动腕表制造领域。

背景技术

近年来不断出现各种运动类型的检测装备，有计量计步的设备，用于运动者在走步过程中步数的计量，以计量其走步的运动总量，但手动操作复杂，还没有到达比较人性化的目的。

如CN1670483A的“电子计步器”，它只是一个简单的计步功能，但没有对运动者的运动强度、运动的要求、运动者运动前的身体状况作一个完整的指导、检测、统计、多种运动的折算做一个完整的处理、统计和分析。还有一些心率测量的装备，但传统的方式是在胸脯上，佩戴一个胸带，用电极法测试心率。

如CN1799495A中的“心率监测装置”、美国专利号：D557423、CN2585624Y的“脉搏表发生器”就是如此，他的最大缺点是使用不便，运动者使用时，身体有些不舒适的感觉，也存在对运动者的运动强度要求、运动者的运动处方发放、运动者运动前的身体状况作一个完整的指导、检测、统计、多种运动的折算做一个完整的处理、统计和分析。

本发明人发明的专利申请，即申请号为200810182557.6的“学生运动统计评价管理系统和方法”中，因所对的是特殊人群的学生，运动统计、评价、管理中，现有技术没有技术方案来解决省电的设计，所以现有技术无法对这一运动腕表提供参考的解决方案。

发明内容

本发明的设计目的之一，解决学生运动腕表由于设计不合理，所造成的耗电量大，电池的更换频繁，使用成本高的问题，使运动腕表在长期正常的工作前提之下，电池耗电尽可能的小；

本发明的设计目的之二，通过软件设置，使学生的运动腕表在实际运行过程中，达到最佳的省电模式；

本发明的设计目的之三，通过软、硬件设置，使学生的运动腕表在实际运行过程中，达到最佳的省电显示；

本发明的设计目的之四，解决学生运动腕表在设计中所涉及的技术解决方案的基本电路硬件的基本结构问题。

本发明的设计目的之五，解决学生运动腕表在非运动时间中，不记录或延长检测运动状态的时间，鼓励或监控学生是否按学校的作息时间作息，促使学生养成一个良好的生活习惯。

本发明的设计方案，腕表主动与服务器和PC机进行无线链接和通信；学生作息时间表或允许运动的时间，是由服务器或PC机通过无线通信的方式，发送给运动腕表的。运动腕表按学生作息时间表根据允许运动的时间，间隙定时启动检测电路和程序，查看是否有运动的信息，当没有运动信息时，继续前间隙定时启动检测电路和程序的工作流程，当有运动信息时，检测电路处在检测状态和程序，直至运动结束后，然后回到间隙定时启动检测电路和程序；运动腕表在非学生允许运动的时间中，利用软件关断所有的外围和外设电路，MCU处在休眠或半工作状态，只有计时的时钟和时钟显示及计时器开启，并维持内存工作，设计的计时器可以按程序的要求定时采集温度信息；在运动处方和设置在没有要求变更时，数据不进行交互。运动腕表设有查询按钮，可以查询的基本数据有运动处方、时间、当天完成的运动量、学号、环境温度、体温、心率。

技术方案1：运动腕表的省电方法，它包括运动腕表，运动腕表内置有时钟控制程序，运动腕表接收来自服务端的作息时间表、时间校准信息、信息上传时间的排队信息，并根据作息时间表自动设定运动腕表的休眠时间或采样时间，并由运动腕表按设定序列主动链接服务端进行通信交互信息。

除体育课、课外活动课外的上课时间、特殊运动时间、睡眠时间为运动腕表的休眠时间，体育课、课外活动课、课间和非上课、非睡眠时间为运动腕表的间隙或连续采样时间，间隙采样时间腕表处于运动监控状态，连续采样时间腕表处于运动状态。在监控状态下，运动腕表内的加速度传感器按设定的时间间隔采集数据，运动腕表上的环境温度数据采集传感器按十五分钟至两小时内的任意时间长度采集一次，运动腕表内的体温数据采集传感器五分钟至两小时内的任意时间长度采样一次，心率数据采集传感器连续或按设定时间间断性采集心率数据，在运动状态下，加速度传感器、体温传感器、心率传感器按设定程序连续采样。

运动腕表在初始时，要对服务端进行注册，注册的内容包括确定运动腕表对应学生的学号，运动腕表的出厂编号。服务端下发信息数据有：运动处方或附加上传数据的时间、学校规定的作息时间、体育课时间、发送不成功后再次发送的间隔时间、特殊活动时间中的一种或一种以上的组合，并各自存储在规定的存储单元中。

技术方案2：运动腕表的省电装置，它包括MCU，无线通信模块信号端与MCU信号端连接，晶振电路与MCU内的时钟电路的信号端连接，显示器信号端与MCU信号输出接口连接，运动加速数据采集传感器和心率传感器分别通过各自的放大电路与MCU的I/O口相连接、环境数据采集传感器、体温数据采集传感器信号输入端分别通过各自的放大电路与MCU中的ADC信号端连接，不同功能的腕表采用一种或一种以上的上述传感器所组成。

本发明与背景技术相比，一是解决了休眠时间的确定问题，在不同的时段可以设置多种或多级不同时段的模式，而且时段的分配可以由系统按各种不同的需求进行调整，以调整在不同的时段内；二是采用不同的工作模式和工作状态，如采样时间的间隔驱动问题、休眠的时间、采样频率问题、采样的持续时间、外围电路关断和工作、MCU工作状态问题、I/O口和ADC工作状态问题等，从而解决运动腕表的耗电问题；三是起到了监控学生是否按作息时间学习、休息，为学生养成一个良好的学习习惯打下基础。

附图说明

图1是运动腕表的基本工作结构图；

图2是运动腕表的第二种基本工作结构图；

图3是运动腕表的第三种基本工作结构图；

图4是运动腕表的第四种基本工作结构图；

图5是运动腕表注册的基本工作流程图；

图6是运动腕表信息交互的基本工作流程图

具体实施方式

实施例1：参见图1所示。运动腕表的省电装置，它包括MCU，无线通信模块115信号端与MCU信号端连接，晶振电路104与MCU内的时钟电路的信号端连接，显示器110信号端与MCU信号输出接口连接，运动加速数据采集传感器103和心率传感器109分别通过各自的放大电路与MCU的I/O口相连接、环境数据采集传感器105、体温数据采集传感器107信号输入端分别通过各自的放大电路与MCU中的ADC信号端连接。运动腕表设有查询按钮111，可以查询的基本数据有运动处方、时间、当天完成的运动量、学号、环境温度。运动加速数据采集传感器103、环境数据采集传感器105、体温数据采集传感器107、心率传感器109信号输入端分别通过各自的放大电路102、104、106、108的信号输入端连接，放大电路102、104、106、108的信号输出端与MCU信号端I/O、ADC、ADC、I/O分别连接。带有环境温度数据采集传感器105、体温数据采集传感器107、运动加速度数据采集传感器103、心率传感器109中，一种或一种以上组合成各种不同功能的运动腕表，其环境温度数据采集传感器105、体温数据采集传感器107、运动加速度数据采集传感器103、心率传感器109采集的数据信号分别通过放大电路传输到MCU中携带的ADC模数转换中，经MCU的数据处理得出单位时间里行走或跑步或持续运动的时间、各运动时心率、静心率、环境温度、体温信息，并且存储或存储和显示在显示器110屏幕上，运动加速度数据采集传感器用数字或模拟电路将采集的数据经放大电路模块处理或放大，传输给MCU的I/O口或ADC，经MCU处理后，存储或显示在显示器110上。

也就是说，101是MCU，并带有ADC的多路模数转换器、RAM存储器、FASH或ROM存储器、时钟、计时器等功能，102是放大电路适配模拟加速度传感器103，放大到MCU适配的参数，104、106是放大电路，放大温度传感器105、107采集的信号，并将温度的幅值放大在一定的范围之内，适配MCU的参数，以提高测试的精度，108是放大器，放大心率传感器109发送过来的信息，以适应MCU所能判断和处理的信息，心率传感器109的另一端，驱动中断，以进入心率检测的流程，查询按钮111用于数据信息的查询，通过LCD110来显示数据，无线通信模块113用于与服务端数据的交互，各传感器和放大电路的供电电源，均由MCU的I/O口直接提供或关断。

当教室PC计算机将学生特殊信息输入后，见图5所示，就通过网络链接学校服务器，链接1后，将学生的信息发送2到服务器中，服务器通过对接收到的数据进行数据处理后，发送运动处方、作息时间表、基准时间等信息给教室PC机，教室PC机接收到信息后，存储运动处方。在新开用户时，学生用户要进行注册，将腕表放置在注册的位置(显示界面)5上，无线链接6教室PC机，提取运动处方信息、作息时间表、基准时间等信息后，发送给运动腕表7，运动腕表接收到信息后存储并处理8，而后发送反馈信息9至教室PC机，注册过程结束。

如图6所示是信息交互流程图，当运动腕表到达服务端在上次信息交互(注册信息后或上传运动信息后，腕表接收到的运动处方、作息时间、数据上传时间信息)所确定的发送时间1时，由运动腕表主动启动或唤醒无线发送电路，主动与服务端进行无线链接2，链接成功后3，由服务端或教室PC机反馈给运动腕表5，腕表接收到信息后，将运动信息打包发送6给教室PC机，教室PC机判断是否需要对原运动处方、作息时间、信息发送时间等参数进行更改7，若没有更改的要求，则直接发送信息到运动腕表8，当运动腕表接收到反馈信息后，再由运动腕表反馈回信息13给教室PC机，从而结束该运动腕表的数据信息交互，若7判断要更改处方时，教室PC机发送信息给服务器(9)，经过学校服务器的数据处理10，将信息发送给教室PC机11，再由教室PC机将信息发送给运动腕表12，运动腕表接收到新的信息后，更新原有的数据，并反馈信息13到教室PC机，结束该运动腕表的数据信息交互。

当作息的时间已经确定后，腕表的外围电路就可以分出几个运行时间来考虑，即1、非运动的时间(上课时间(除体育课时间、课外活动课)、睡觉时间、会议时间)、2、数据规定定时采集的时间(如体温、环境温度、心率数据)、3、判断运动与否的时间(在不运动时间除外的时间)、4、运动计量时间、5、数据信息与服务端交互的时间，根据不同的时间，采用不同的运行方式进行操作，为此，满足运动腕表的电源设计要求。

运动腕表在非运动时间里，运动腕表可以关闭所有外围电路，并让MCU休眠，只有时钟在走和显示；

数据规定定时采集的时间里，运动腕表只开启或唤醒采集电路所需的电路，在数据采集完毕后，迅速进入关闭或休眠状态；

判断运动与否的时间里，运动腕表以设定的时间间隔采集加速度传感器的数据，判断是否有数据信息的存在，若有，缩短间隔的时间再次采样，若没有信息，按原设定的时间间隔采集加速度传感器的数据；

在运动计量时间里，按要求采集数据；

数据信息与服务端交互的时间，由运动腕表按服务端发送的时间，定时向服务端主动发出链接交互信息请求，直至结束。

实施例2是在实施例1的基础上，减少了一个环境温度传感器和心率的测试，如图2所示，因而在工作模式上和省电模式上，与实施例1基本相同，而不同的是不用再关断环境温度传感器和心率的测试，功能上有所差异。而图3是减去二个温度传感器，只有心率的测试和加速度的测试，而在实施例中心率测试，可以是连续测试的，也可以是间接时间测试的，在省电功能上，也同实施例1基本相同，所不同的是功能上的差异和控制方案上的减少。从图4中结构可以看出，这里与实施例1的差异只是在减少了心率的测试，实际的工作模式和省电模式还是与实施例1相同，就是功能和采集的数据不同。

实施例3：运动腕表的省电方法，它包括运动腕表，运动腕表内置有时钟控制程序，运动腕表接收来自服务端的作息时间表、时间校准信息、信息上传时间的排队信息，并根据作息时间表自动设定运动腕表的休眠时间或采样时间，并由运动腕表按设定序列主动链接服务端进行通信交互信息。除体育课外的上课时间、特殊运动时间、睡眠时间为运动腕表的休眠时间，体育课、课间和非上课、非睡眠时间为运动腕表的间隙或连续采样时间。

服务端为教学用服务器和PC机。在非休眠状态下，运动腕表内的加速度传感器按设定的时间间隔采集数据(间隔时间可以是0.5秒、1.0秒、1.5秒2.0秒、……)，运动腕表上的环境温度数据采集传感器半小时或一小时采样一次，运动腕表内的体温数据采集传感器5分钟至数小时采样一次，心率数据采集传感器(光电、电极、脉搏)连续或按设定时间间断性采集心率数据。运动腕表在初始时，要对服务端进行注册，注册的内容包括确定运动腕表对应学生的学号，运动腕表的出厂编号。服务端下发信息数据有：运动处方或附加上传数据的时间、学校规定的作息时间、体育课时间、发送不成功后再次发送的间隔时间、特殊活动时间中的一种或一种以上的组合，并各自存储在规定的存储单元中。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种运动腕表的省电方法，它包括运动腕表，运动腕表内置有时钟控制程序，其特征是：运动腕表接收来自服务端的作息时间表、时间校准信息、信息上传时间的排队信息，并根据作息时间表自动设定运动腕表的休眠时间或采样时间，并由运动腕表按设定序列主动链接服务端进行通信交互信息。

2、根据权利要求1所述的运动腕表的省电方法，其特征是：除体育课、课外活动课外的上课时间、特殊运动时间、睡眠时间为运动腕表的休眠时间，体育课、课外活动课、课间和非上课、非睡眠时间为运动腕表的间隙或连续采样时间，间隙采样时间腕表处于运动监控状态，连续采样时间腕表处于运动状态。

3、根据权利要求1或2所述的运动腕表的省电方法，其特征是：服务端为教学用服务器和PC机。

4、根据权利要求1所述的运动腕表的省电方法，其特征是：在监控状态下，运动腕表内的加速度传感器按设定的时间间隔采集数据，运动腕表上的环境温度数据采集传感器按十五分钟至两小时内的任意时间长度采集一次，运动腕表内的体温数据采集传感器五分钟至两小时内的任意时间长度采样一次，心率数据采集传感器连续或按设定时间间断性采集心率数据，在运动状态下，加速度传感器、体温传感器、心率传感器按设定程序连续采样。

5、根据权利要求1所述的运动腕表的省电方法，其特征是：运动腕表在初始时，要对服务端进行注册，注册的内容包括确定运动腕表对应学生的学号，运动腕表的出厂编号。

6、根据权利要求1所述的运动腕表的省电方法，其特征是：服务端下发信息数据有：运动处方或附加上传数据的时间、学校规定的作息时间、体育课时间、发送不成功后再次发送的间隔时间、特殊活动时间中的一种或一种以上的组合，并各自存储在规定的存储单元中。

7、一种运动腕表的省电装置，它包括MCU，其特征是：无线通信模块115信号端与MCU信号端连接，晶振电路104与MCU内的时钟电路的信号端连接，显示器110信号端与MCU信号输出接口连接，运动加速数据采集传感器103和心率传感器109分别通过各自的放大电路与MCU的I/O口相连接、环境数据采集传感器105、体温数据采集传感器107信号输入端分别通过各自的放大电路与MCU中的ADC信号端连接。

8、根据权利要求7所述的运动腕表的装置，其特征是：运动腕表设有查询按钮111，可以查询的基本数据有运动处方、时间、当天完成的运动量、学号、环境温度、体温、心率。

9、根据权利要求7所述的运动腕表的装置，其特征是：运动加速数据采集传感器103、环境数据采集传感器105、体温数据采集传感器107、心率传感器109信号输入端分别通过各自的放大电路102、104、106、108的信号输入端连接，放大电路102、104、106、108的信号输出端与MCU信号端I/O、ADC、ADC、I/O分别连接，不同功能的腕表采用一种或一种以上的上述传感器所组成。

10、根据权利要求7所述的运动腕表的装置，其特征是：带有环境温度数据采集传感器105、体温数据采集传感器107、运动加速度数据采集传感器103、心率传感器109中，一种或一种以上组合成各种不同功能的运动腕表，其环境温度数据采集传感器105、体温数据采集传感器107、运动加速度数据采集传感器103、心率传感器109采集的数据信号分别通过放大电路传输到MCU中携带的ADC模数转换中，经MCU的数据处理得出单位时间里行走或跑步或持续运动的时间、各运动时心率、静心率、环境温度、体温信息，并且存储或存储和显示在显示器110屏幕上，运动加速度数据采集传感器用数字或模拟电路将采集的数据经放大电路模块处理或放大，传输给MCU的I/O口或ADC，经MCU处理后，存储或显示在显示器110上。

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