CN104287712A - 一种无线通讯手环 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种无线通讯手环，所述仪表盘包括：运动检测模块，检测三维加速度和相对转角；蓝牙模块，连接到所述运动检测模块和数据中心服务器，数据终端服务器与家长手机端相连接；所述仪表盘还包括心率计和血氧计，所述心率计和血氧计采用同一结构分时复用的方式，设置在仪表盘背面与皮肤接触面，该结构包括在皮肤接触部设置的两个LED灯和感光元件；所述DSP处理器对血氧饱和度值和计数器输出的心率值进行处理，输出经过调制的标准格式的心率数据和血氧饱和度数据；蓝牙模块将所述血氧饱和度数据和心率数据上传至数据中心服务器，数据终端服务器再发送到家长手机端。

Description

一种无线通讯手环
技术领域
本发明涉及电子领域，特别涉及一种无线通讯手环。
背景技术
低龄段儿童在幼儿园和低年级阶段自控能力差，管控力差，而且多动，好奇心强，经常会发生跌倒磕碰的情况，幼儿园和学校为封闭式管理，家长无法时刻监控自己孩子的实时状况，即使发生意外也不能及时得知，老师的工作量大，无法照顾到每一个孩子，因此，意外状况无法避免。
随着电子技术和无线通信技术的发展，远程监控技术逐渐走进人们的生活，如何通过远程监控了解儿童的实时行为状态，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种无线通讯手环，解决了远程监控儿童行为状态的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种无线通讯手环，整体为环状，环中位置内嵌仪表盘，仪表盘外表面包覆彩色EVA材质涂层，仪表盘两侧设置链带，通过链带构成环状结构，链带为与所述涂层相同颜色和材质的EVA链带，并与所述涂层整体成型，两侧链带连接处通过针扣缩放；
所述仪表盘包括：运动检测模块，检测三维加速度和相对转角；蓝牙模块，连接到所述运动检测模块和数据中心服务器，数据终端服务器与家长手机端相连接；
所述运动检测模块包括三轴重力加速度传感器、陀螺仪和DSP处理器，DSP处理器包括积分器和滤波及优化模块；所述三轴重力加速度传感器输出X、Y、Z轴加速度数据信息，陀螺仪输出人体转角的角速率信息，DSP处理器的积分器将陀螺仪输出的角速率信息积分得到人体的相对转角；
所述仪表盘还包括心率计和血氧计，所述心率计和血氧计采用同一结构分时复用的方式，设置在仪表盘背面与皮肤接触面，该结构包括在皮肤接触部设置的两个LED灯和感光元件；
血氧检测模式：两个LED灯输出固定波长的光束，感光元件对经过皮肤、组织、血液漫反射回的光进行采集，将代表血氧饱和度值的光强度转换为电信号；
心率检测模式：两个LED发出光照，感光元件接收反射光，DSP处理器的计数器对感光元件输出的电信号的频率进行计数，以获得心率值；
所述DSP处理器对血氧饱和度值和计数器输出的心率值进行处理，输出经过调制的标准格式的心率数据和血氧饱和度数据；
蓝牙模块将所述血氧饱和度数据和心率数据上传至数据中心服务器，数据终端服务器再发送到家长手机端；
所述仪表盘还包括电池和电力变换模块，所述电力变换模块包括：
变压器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到第一电连接器和输入电容器，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；
第一开关管，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器；
第一开关驱动器，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到所述输入电容器，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；
第一频率发生电路，包括第一锁相环，其连接至晶振；第一低通滤波器，连接至第一锁相环的输出端；第一压控振荡器，连接至第一低通滤波器输出端，其输出端连接至第一放大器，第一放大器的输出端连接到所述第一开关驱动器的控制端；
第一二极管，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到输出滤波器；
输出滤波器包括第一电感器和第一电容器，第一电感器连接到所述第一二极管的阴极，第一电感器与第一电容器的公共端连接至第二电连接器，第一电容器的另一端连接至副边地电位；
所述第一电连接器连接到电池，第二电连接器为输出端。
可选地，所述蓝牙模块为蓝牙4.0(BLE)通信模块。
本发明的有益效果是：
(1)无线通讯手环佩戴在手腕，方便佩戴；
(2)外层包覆EVA材质，防水、无毒、无味；
(3)内置DSP处理器，便于系统的更新。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明无线通讯手环的结构示意图；
图2为本发明无线通讯手环的电路控制框图；
图3为本发明电力变换模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的一种无线通讯手环，整体为环状，环中位置内嵌仪表盘，仪表盘外表面包覆彩色EVA材质涂层，仪表盘两侧设置链带，通过链带构成环状结构，链带为与所述涂层相同颜色和材质的EVA链带，并与所述涂层整体成型，两侧链带连接处通过针扣缩放。
所述仪表盘包括：运动检测模块，检测三维加速度和相对转角；蓝牙模块，连接到所述运动检测模块和数据中心服务器，数据终端服务器与家长手机端相连接。
所述运动检测模块包括三轴重力加速度传感器、陀螺仪和DSP处理器，DSP处理器包括积分器和滤波及优化模块；所述三轴重力加速度传感器输出X、Y、Z轴加速度数据信息，陀螺仪输出人体转角的角速率信息，DSP处理器的积分器将陀螺仪输出的角速率信息积分得到人体的相对转角。
所述仪表盘还包括心率计和血氧计，所述心率计和血氧计采用同一结构分时复用的方式，设置在仪表盘背面与皮肤接触面，该结构包括在皮肤接触部设置的两个LED灯和感光元件。
血氧检测模式：两个LED灯输出固定波长的光束，感光元件对经过皮肤、组织、血液漫反射回的光进行采集，将代表血氧饱和度值的光强度转换为电信号。
心率检测模式：两个LED发出光照，感光元件接收反射光，DSP处理器的计数器对感光元件输出的电信号的频率进行计数，以获得心率值。
所述DSP处理器对血氧饱和度值和计数器输出的心率值进行处理，输出经过调制的标准格式的心率数据和血氧饱和度数据。
蓝牙模块将所述血氧饱和度数据和心率数据上传至数据中心服务器，数据终端服务器再发送到家长手机端。
优选地，所述蓝牙模块为蓝牙4.0(BLE)通信模块。
蓝牙模块与数据中心服务器蓝牙建立连接，可以保证近距离无线通信，学校里的无线通讯手环都连接到同一台数据中心服务器，数据中心服务器又通过GPRS网络与儿童的家长手机建立连接，将儿童的行为数据上传到家长手机，家长可以远程实时监控自己孩子的运动数据和行为状态，例如运动、跌倒、静止等，同时可以检测自己孩子的血氧数据，了解孩子的饮食情况。
优选地，所述蓝牙模块为蓝牙4.0(BLE)通信模块。蓝牙4.0是蓝牙3.0+HS规范的补充，专门面向对成本和功耗都有较高要求的无线方案，可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。
蓝牙4.0(BLE)通信模块支持两种部署方式：双模式和单模式。双模式中，低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中，或再在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变，因此成本增加有限。
单模式面向高度集成、紧凑的设备，使用一个轻量级连接层(LinkLayer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输，还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序，同时还有高级节能和安全加密连接。
本发明的无线通讯手环还包括DSP处理器，DSP处理器与所述蓝牙模块相连接。内置DSP处理器，便于后期系统的更新，DSP处理器可对软件更新有很强的兼容性。
如图3所示，本发明的电力变换模块的一个实施例，包括：变压器11，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到第一电连接器2和输入电容器3，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；第一开关管12，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器13；第一开关驱动器13，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到所述输入电容器3，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；第一频率发生电路30，包括第一锁相环31，其连接至晶振99；第一低通滤波器32，连接至第一锁相环31的输出端；第一压控振荡器33，连接至第一低通滤波器32输出端，其输出端连接至第一放大器35，第一放大器35的输出端输出频率控制信号f1且连接到所述第一开关驱动器13的控制端；第一二极管14，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到输出滤波器17；输出滤波器17包括第一电感器15和第一电容器16，第一电感器15连接到所述第一二极管14的阴极，第一电感器与第一电容器的公共端连接至第二电连接器4，第一电容器16的另一端连接至副边地电位。
本发明的无线通讯手环佩戴在手腕，方便佩戴；外层包覆EVA材质，防水、无毒、无味；内置DSP处理器，便于系统的更新。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种无线通讯手环，其特征在于，整体为环状，环中位置内嵌仪表盘，仪表盘外表面包覆彩色EVA材质涂层，仪表盘两侧设置链带，通过链带构成环状结构，链带为与所述涂层相同颜色和材质的EVA链带，并与所述涂层整体成型，两侧链带连接处通过针扣缩放；
所述仪表盘包括：运动检测模块，检测三维加速度和相对转角；蓝牙模块，连接到所述运动检测模块和数据中心服务器，数据终端服务器与家长手机端相连接；
所述运动检测模块包括三轴重力加速度传感器、陀螺仪和DSP处理器，DSP处理器包括积分器和滤波及优化模块；所述三轴重力加速度传感器输出X、Y、Z轴加速度数据信息，陀螺仪输出人体转角的角速率信息，DSP处理器的积分器将陀螺仪输出的角速率信息积分得到人体的相对转角；
所述仪表盘还包括心率计和血氧计，所述心率计和血氧计采用同一结构分时复用的方式，设置在仪表盘背面与皮肤接触面，该结构包括在皮肤接触部设置的两个LED灯和感光元件；
血氧检测模式：两个LED灯输出固定波长的光束，感光元件对经过皮肤、组织、血液漫反射回的光进行采集，将代表血氧饱和度值的光强度转换为电信号；
心率检测模式：两个LED发出光照，感光元件接收反射光，DSP处理器的计数器对感光元件输出的电信号的频率进行计数，以获得心率值；
所述DSP处理器对血氧饱和度值和计数器输出的心率值进行处理，输出经过调制的标准格式的心率数据和血氧饱和度数据；
蓝牙模块将所述血氧饱和度数据和心率数据上传至数据中心服务器，数据终端服务器再发送到家长手机端；
所述仪表盘还包括电池和电力变换模块，所述电力变换模块包括：
变压器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到第一电连接器和输入电容器，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；
第一开关管，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器；
第一开关驱动器，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到所述输入电容器，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；
第一频率发生电路，包括第一锁相环，其连接至晶振；第一低通滤波器，连接至第一锁相环的输出端；第一压控振荡器，连接至第一低通滤波器输出端，其输出端连接至第一放大器，第一放大器的输出端连接到所述第一开关驱动器的控制端；
第一二极管，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到输出滤波器；
输出滤波器包括第一电感器和第一电容器，第一电感器连接到所述第一二极管的阴极，第一电感器与第一电容器的公共端连接至第二电连接器，第一电容器的另一端连接至副边地电位；
所述第一电连接器连接到电池，第二电连接器为输出端。
2.如权利要求1所述的无线通讯手环，其特征在于，所述蓝牙模块为蓝牙4.0(BLE)通信模块。
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