CN102835951B

CN102835951B - 一种移动腕带设备及其工作方法

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Publication number: CN102835951B
Application number: CN201210324057.8A
Authority: CN
Inventors: 刘鑫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: CN102835951A

Abstract

本发明公开了一种移动腕带设备及其工作方法，包括单片机MCU和通讯IC、蜂鸣片、振子、按键、LED灯、低电压检查电路、2.4G通讯调频电路、加速度传感器和陀螺仪集成芯片、寄存器、USB电路、电源稳压管、USB充电电路、离子充电电池、红外检查电路和血氧检查电路；其是一个带有无线传输协议的USB设备，可以记录个人的运动、日常生活和睡眠信息，可以通过USB及无线媒介传输个人运动信息。监测及记录使用者每日活动运动数据及睡眠信息，此移动设备通过LEDs对运动模式及当日运动目标完成度进行显示，由于没有使用LCD显示设备，因此该移动设备可以被制成非常简洁，大大减少此发明使用时而产生的佩戴附着感。

Description

一种移动腕带设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种移动腕带设备及其工作方法。

背景技术

如今，越来越多的人开始关注运动从而保证身体健康。许多帮助健康及运动的新科技产品相应被开发研制，从而帮助人们更好的监控他们的运动及健康水平，比如计步器，心率仪，睡眠跟踪器，GPS手表，游泳手表等。许多健身专业人士使用一个或多个电子产品来监控他们的身体及运动，同时将监测到的数据传送至他们的个人电脑或者智能手机当中。

随着科技水平的不断提高，运动监控系统储备了大量的个人运动数据。这些设备可以更简洁便捷的采集并记录展示出使用者的训练身体及心理的相关信息，如心率、运动速度、步数、距离、训练时间或GPS数据等。这些数据的目标设置和分析反馈可以通过移动电子设备上的LCD或LED设备向使用者实时显示出来，并通过通讯端口发送到电脑或智能手机上同步查看数据的直观显示，综合评估使用者的全天候运动和健康状况。比如，一个传统的运动手表可以记录使用这个锻炼信息及每日走步信息，但是它并不能记录跑步、骑车等多样运动信息以及睡眠信息。通过另外一个睡眠监测设备可以记录使用者的睡眠情况，但是对于使用者的日常运动信息的记录能力有限同时产品尺寸也是过于庞大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能将每日活动及睡眠情况在统一设备上进行记录的，且轻便简洁的带有记录活动、心率及睡眠监控功能的移动腕带设备。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种移动腕带设备，包括单片机MCU和通讯IC、蜂鸣片、振子、按键、LED灯、低电压检查电路、2.4G通讯调频电路、加速度传感器和陀螺仪集成芯片、寄存器、USB电路、电源稳压管、USB充电电路、离子充电电池、红外检查电路和血氧检查电路；所述单片机MCU和通讯IC连接蜂鸣片、振子、按键、LED灯、低电压检查电路、2.4G通讯调频电路、加速度传感器和陀螺仪集成芯片、寄存器、USB电路、红外检查电路和血氧检查电路。

作为优选，还包括用于记录使用者移动距离、移动路线的GPS定位检测电路。

作为优选，所述单片机MCU和通讯IC通过2.4G通讯调频电路传输连接到一智能手机并能识别手机对客户端软件的存储功能，或所述单片机MCU和通讯IC通过USB通讯传输连接至一电脑。

作为优选，所述单片机MCU和通讯IC还连接电源稳压管，所述USB充电电路设置在电源稳压管与USB电路之间。

作为优选，所述离子充电电池设置在电源稳压管与USB充电电路之间。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种能将每日活动及睡眠情况在统一设备上进行记录的，且轻便简洁的移动腕带设备的工作方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：包括以下步骤：单片机MCU和通讯IC从加速度传感器和陀螺仪集成芯片得到运动数据，将全部数据分析归类为为步数，圈数和运动时间数据；在分析后，相关数据将被储存在寄存器当中，使用者可以通过调节按键来选择不同的运动模式，单片机MCU和通讯IC通过蜂鸣片和LED灯来提示不同的现在所处的运动记录模式；蜂鸣片是用来提示健步走模式下，健步频率的蜂鸣装置；所述蜂鸣片可指导个人完成标准健步走运动，即步频120步/分钟速度的快步走运动，通过蜂鸣片的提示节奏音，使用者可完成标准健步运动。

作为优选，单片机MCU利用红外检查电路和血氧检查电路检测到心率和血氧值的数据。一个反射光监控接收器，通过发射器和接收器，通过发射和接收因血流及其他搏动条件下产生的流动差异而发生的波长变化。一个加速器用来测量运动或者身体移动的信号；这两种检测方法配合使用从而可以减少在运动中或者震动中产生的对于反射光接收器所接收信号产生的影响；最终所采集的信号为血液或其它体液搏动产生的信号。

作为优选，所述单片机MCU和通讯IC通过无线传输将数据传输至智能手机，或通过2.4G通讯调频电路传输至电脑。

作为优选，睡眠监控识别人体处于180度平躺时5分钟不动，手环进入记录睡眠状态模式，通过记录人体在睡眠时的运动幅度等变化，以及对比换算方法判断使用者睡眠所处深睡、浅睡状态，在记录睡眠情况的同时可以给以睡眠质量的评价分析。

作为优选，USB充电电路通过外接USB设备来为USB充电电路充电，USB充电电路为单片机MCU和通讯IC和其它电路设备通过电源稳压管提供电能；低电压检查电路用来查看低电压检查电路电量水平；所述蜂鸣片是用来提示健步走模式下，健步频率的蜂鸣装置；所述蜂鸣片可指导个人完成标准健步走运动，即步频120步/分钟速度的快步走运动，通过蜂鸣片的提示节奏音，使用者可完成标准健步运动；使用者可通过电脑或手机使用软件设定几种运动模式的运动目标控制腕带五颗星的显示以及睡眠闹钟震动及久坐运动提醒时间，通过USB电路以及2.4G通讯调频电路从电脑或手机客户端软件上对手环进行设置。

本发明移动腕带设备及其工作方法，是一个带有无线传输协议的USB设备，可以记录个人的运动、日常生活和睡眠信息，可以通过USB及无线媒介传输个人日常运动信息。监测及记录使用者每日活动运动数据及睡眠信息，此移动设备通过LEDs对运动模式及当日运动完成度进行显示，由于没有使用LCD显示设备，因此该移动设备可以被制成非常简洁，大大减少此发明使用时而产生的佩戴附着感。

附图说明

图1为本发明移动腕带设备的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明的一种移动腕带设备，包括单片机MCU和通讯IC100、蜂鸣片101、振子102、按键103、LED灯104、低电压检查电路105、2.4G通讯调频电路106、加速度传感器107和陀螺仪集成芯片、寄存器108、USB电路109、电源稳压管110、USB充电电路111、离子充电电池113、红外检查电路114和血氧检查电路115；所述单片机MCU和通讯IC100连接蜂鸣片101、振子102、按键103、LED灯104、低电压检查电路105、2.4G通讯调频电路106、加速度传感器107和陀螺仪集成芯片、寄存器108、USB电路109、红外检查电路114和血氧检查电路115。在本实施例中，加速度传感器和陀螺仪集成芯片为3轴加速度传感器。当然，也可为6轴加速度传感器或9轴加速度传感器。还包括GPS定位检测电路116，手环结合GPS技术，通过GPS定位功能，记录使用者移动距离，移动路线，可通过2.4G通讯调频电路与手机客户端实时连接显示，或通过USB电路上传至电脑客户端进行显示。

其中，所述单片机MCU和通讯IC100还连接有智能手机或电脑112，所述单片机MCU和通讯IC100100通过无线传输连接到智能手机，或所述单片机MCU和通讯IC100通过USB电路106连接至电脑。所述单片机MCU和通讯IC100还连接电源稳压管110，所述USB充电电路111设置在电源稳压管110与USB电路109之间。所述离子充电电池113设置在电源稳压管110与USB充电电路111之间。GPS定位检测电路与MCU连接，数据储存至寄存器108。

此外，该设备还设有一个控制器，可以操控腕带内部监控设备记录并追踪每日生活，运动及睡眠信息，随即将每日的全部运动信息建立成相应数据体系，根据核心软件的运动识别换算，归类分析各种运动状态和活动时间。同时，此控制器可以控制射频IC，从而完成数据的无线传输。此设备上有一个控制按键可以控制调节腕带所要记录的不同记录模式包括活动，运动以及睡眠。这种通讯方式包括一种或多于一种方式，接收数据，展示数据，传输数据，记录数据。此控制监控设备用来记录和监控使用者每日的活动，运动以及睡眠的信息，从而构成使用者全日记录监控系统。

一个光线信号接收器的内设，可以佩戴于身体上，也可直接通过腕带用来接收手腕皮肤下血流反射出来的信号。更值得一提的是，这个光线信号接收器可以完全放在腕带背部从而减少该接收器产品外观的视觉影响。另外，接收器所接触的手腕部皮肤下拥有大量血管，皮肤表层薄同时此处皮肤内的色素沉积较少，因为对于表皮的光源吸收主要来自于对皮下的黑色素的吸收，因此当监测光波直接到达皮下血管，减少最大程度的不必要干扰。

一个反射光感应接收器，通过发射器和接收器，通过发射和接收因血流及其他搏动条件下产生的流动差异而发生的信号变化。一个加速度传感器用来测量运动或者身体抖动的信号。这两种检测数据经过分析筛选，从而减少在运动中或者抖动中产生的干扰信号的影响。最终所采集的信号为血液流动信号，即监测出个体身体血氧含量或即监测出个体心率。

此腕带的卡口部分，将在腕带的两端，其中USB插头将插入在其中一边，此移动USB设备的特征是腕带两端可打开，此处的卡扣采用无痕拼接技术。发明的形状设计可以实现良好的腕带防水防脱落功能。

此单片机通过良好的用户使用界面设计及显示来提高此发明的功能使用。此USB设备的LEDs装置可显示出当前此发明所处的运动记录模式以及该使用者当天的目标运动完成情况。此USB设备可以插入电脑中，从而其中数据可以被传送至个人电脑匹配软件客户端当中，或传输至互联网以便更良好的显示和储存。

此设备可以分成两部分，非线路端可以被制作成各种不同的配饰美化样式，从而美观的方便于使用者在不同场合全时段佩戴设备在手腕部。此USB设备可以被使用于各种不同的产品外观设计形状之下从而方便使用者在身体不同部位佩戴使用。

功能内容说明：

1、运动识别

7种运动识别：走路步数、跑步步数、健步步数、游泳圈数、自行车30度手臂角度的骑行时间，工作、生活(通过位移来判断不规则分类，不能判断的按步数记)、运动状态总步数记录。

2、显示模式

内透光模式(外壳硅胶材质)；5盏黄色光源LED五角星灯模式，运动目标管理显示灯；6盏LED白色光源功能设置指示灯；2条LED红绿两色电池电量显示灯。

3、外观硅胶材质：

要求胶质细腻、无毛刺、无缝包裹对接、没有杂质、没有颗粒、回弹力好，具有不变形、耐高温、耐磨损、耐酸碱、不膨胀、印刷效果好等特点。

4、功能键设置：

1)、长时间按住功能键，作为开关机设置；

2)、功能键触碰一次，则显示剩余电量和当前功能模式；再一次触碰按键为6种功能模式轮换选择；

3)、校准设置

走路步距校准方法：健步模式按住5秒开始400米测试，3秒不动则长鸣测试完成。走完，长鸣提示完(通过蜂鸣片)，完成测试后，进入休眠模式。

4)、电池电量耗光提醒与数据保存。20％电量耗光提醒，不写资料，维持基本工作状态。

5、复位键

(1)深度复位：按住5-10秒，资料清空；

(2)普通复位：单机一次，系统复位，资料保存。

6、LED灯显示管理

1)、LED灯五颗星造型体现----每完成20％的目标量，亮一颗星，初始化默认8000步；

2)、运动或静止状态下，加速度传感器来管理目标完成量的五角星指示灯显示、以及当前功能模式指示灯显示。(运动时亮灯，静止时熄灭)；

3)、也可通过功能按键开启显示；

4)、充电中，电池电量指示灯绿灯闪亮，充满电后绿灯亮。

7、无声震动提醒：

1)、用户一小时静态模式下，30秒震动提醒设置；

2)、闹钟30秒2次震动，间隔5秒；

3)、运动目标完成，震动20秒。

8、数据传输

两个导出：

1)、USB----2.0，(模具预留3.0)电脑数据导出；

2)、蓝牙-----2.4G(模具预留3.0)无线智能手机，移动通信数据导出。

两个导入：

1)、告知串口协议，为软件编程预留串口；

2)、目标设置的数据导入手环-----五颗星的显示控制程序；

3)、闹钟设置的数据导入手环----通过电脑客户端设置。

其工作方法，包括以下步骤：单片机MCU和通讯IC100从加速度传感器107和陀螺仪集成芯片得到运动数据，将全部数据分析归类为为步数，圈数和运动时间数据；在分析后，相关数据将被储存在寄存器108当中，使用者可以通过调节按键103来选择不同的运动模式，同时单片机MCU和通讯IC100通过蜂鸣片101和LED灯104来提示不同的现在所处的运动记录模式；单片机MCU利用红外检查电路114和血氧检查电路115检测到心率和血氧值的数据。其中，所述单片机MCU和通讯IC通过2.4G无线通讯传输将数据传输至智能手机，也可通过2.4G通讯调频电路等传输。或通过USB电路传输至电脑，使用者可通过电脑或手机使用软件设定几种运动模式的运动目标控制腕带五颗星的显示以及睡眠闹钟震动提醒时间，通过USB电路以及2.4G通讯调频电路从电脑或手机客户端软件上对手环进行设置。

运动数据同时也可以通过USB进行传输，USB电路通过外接USB设备USB协议传输。USB充电电路111通过外接USB设备来为USB充电电路111充电，USB充电电路111为单片机MCU和通讯IC100和其它电路设备通过电源稳压管110提供电能；低电压检查电路105用来查看低电压检查电路电量水平。蜂鸣片是用来提示健步走模式下，健步频率的蜂鸣装置。所述蜂鸣片可指导个人完成标准健步走运动，即步频120步/分钟速度的快步走运动，通过蜂鸣片的提示节奏音，使用者可完成标准健步运动。蜂鸣片用以提示使用者第一次使用手环时的步幅长度校对。在健步模式按住5秒行进400米后，若3秒不动蜂鸣片长鸣表示测试完成，长鸣表示测试完成，手环进入休眠模式。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种移动腕带设备，其特征在于：包括单片机MCU和通讯IC、蜂鸣片、振子、按键、LED灯、低电压检查电路、2.4G通讯调频电路、加速度传感器和陀螺仪集成芯片、寄存器、USB电路、电源稳压管、USB充电电路、离子充电电池、红外检查电路和血氧检查电路；所述单片机MCU和通讯IC连接蜂鸣片、振子、按键、LED灯、低电压检查电路、2.4G通讯调频电路、加速度传感器和陀螺仪集成芯片、寄存器、USB电路、红外检查电路和血氧检查电路；

单片机MCU和通讯IC从加速度传感器和陀螺仪集成芯片得到运动数据，将全部数据分析归类为步数，圈数和运动时间数据；在分析后，相关数据将被储存在寄存器当中，使用者可以通过调节所述按键来选择不同的运动模式，单片机MCU和通讯IC通过蜂鸣片和LED灯来提示不同的现在所处的运动模式；蜂鸣片是用来提示健步走模式下，健步频率的蜂鸣装置；所述蜂鸣片可指导个人完成标准健步走运动，即步频120步/分钟速度的快步走运动，通过蜂鸣片的提示节奏音，使用者可完成标准健步走运动；

单片机MCU利用红外检查电路和血氧检查电路检测到心率和血氧值的数据；一个反射光监控器，包括发射器和接收器，通过发射和接收因血流产生的流动差异而发生的波长变化；一个加速器用来测量运动或者身体移动的信号；所述反射光监控器和所述加速器配合使用从而可以减少在运动中或者震动中产生的对于所述接收器所接收信号产生的影响。

2.根据权利要求1所述的移动腕带设备，其特征在于：还包括用于记录使用者移动距离、移动路线的GPS定位检测电路。

3.根据权利要求1所述的移动腕带设备，其特征在于：所述单片机MCU和通讯IC通过2.4G通讯调频电路传输连接到一智能手机并能识别手机对客户端软件的存储功能，或所述单片机MCU和通讯IC通过USB通讯传输连接至一电脑。

4.根据权利要求1所述的移动腕带设备，其特征在于：所述单片机MCU和通讯IC还连接电源稳压管，所述USB充电电路设置在电源稳压管与USB电路之间。

5.根据权利要求3所述的移动腕带设备，其特征在于：所述离子充电电池设置在电源稳压管与USB充电电路之间。

6.一种如权利要求1所述的移动腕带设备的工作方法，其特征在于：单片机MCU和通讯IC从加速度传感器和陀螺仪集成芯片得到运动数据，将全部数据分析归类为步数，圈数和运动时间数据；在分析后，相关数据将被储存在寄存器当中，使用者可以通过调节所述按键来选择不同的运动模式，单片机MCU和通讯IC通过蜂鸣片和LED灯来提示不同的现在所处的运动模式；蜂鸣片是用来提示健步走模式下，健步频率的蜂鸣装置；所述蜂鸣片可指导个人完成标准健步走运动，即步频120步/分钟速度的快步走运动，通过蜂鸣片的提示节奏音，使用者可完成标准健步走运动；所述单片机MCU和通讯IC通过无线传输将数据传输至智能手机，或通过2.4G通讯调频电路传输至电脑。

7.根据权利要求6所述的移动腕带设备的工作方法，其特征在于：睡眠监控识别人体处于180度平躺时5分钟不动，移动腕带设备进入记录睡眠状态模式，通过记录人体在睡眠时的运动幅度变化，以及对比换算方法判断使用者睡眠所处深睡、浅睡状态，在记录睡眠情况的同时给以睡眠质量的评价分析。

8.根据权利要求6所述的移动腕带设备的工作方法，其特征在于：USB充电电路通过外接USB设备来为USB充电电路充电，USB充电电路为单片机MCU和通讯IC通过电源稳压管提供电能；低电压检查电路用来查看低电压检查电路电量水平；所述蜂鸣片是用来提示健步走模式下，健步频率的蜂鸣装置；所述蜂鸣片可指导个人完成标准健步走运动，即步频120步/分钟速度的快步走运动，通过蜂鸣片的提示节奏音，使用者完成标准健步走运动；使用者通过电脑或手机使用软件设定几种运动模式的运动目标，控制腕带五颗星的显示以及睡眠闹钟震动及久坐运动提醒时间，通过USB电路以及2.4G通讯调频电路从电脑或手机客户端软件上对移动腕带设备进行设置。