CN106168837A - 一种新的智能手环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的智能手环装置，该装置包括主控芯片、LED显示电路、加速度计芯片、按键与电池电量检测电路以及数据加密芯片；所述的主控芯片依次与LED显示电路、加速度计芯片、按键与电池电量检测电路和数据加密芯片相连，主控芯片通过BLE蓝牙协议与外部智能设备相连。本发明的基本功能包括蓝牙低功耗连接、个人运动数据监测、数据加密以及按键与LED显示等辅助功能，具有可加密、便捷等特点。

Description

一种新的智能手环

技术领域

本发明涉及可穿戴设备，具体涉及一种新的的智能手环。

背景技术

在21世纪的第二个10年，科技的发展将人类带入移动互联网时代，大量的智能手机、平板电脑等智能终端设备，已进入人们的日常生活。这为可穿戴设备的发展提供了良好的条件，可穿戴设备更加贴近人们的生活，可以增加人们与智能终端设备的交互方式，开始探索更加与人紧密联系，能监测自己身体状态，或能增加人对外界的探索方式的智能外设。

目前市场上常见的可穿戴设备大致可以分为两个方向，一是人体动作信息监测，如现在市场上品牌众多的计步功能手环，这类设备，主要是通过加速度传感器对人的运动时数据进行采样并根据一定的步伐检测算法进行计数，然后进行数据的综合与运算，反应人的运动量和热量消耗等信息。二是延伸人的信息获取，如谷歌眼镜、Apple Watch智能手表、Moto 360智能手表等，谷歌眼镜可以使佩戴者实时搜索，更方便快速地获得信息，进行实时拍摄、录像，具有所见即所得的特性；Moto 360智能手表搭载了最新的Android Wear操作系统，它与智能手机连接以后，可以将通知信息推送到手表上，并可以通过语音回复信息和远程操作设备。

目前的智能手环只是像“秘书”一样简单的记录你的健康信息，消费者还是无法从中准确地了解自己的健康状况，也没有专门的健康专家提供有价值的健康方案。其次，在智能手环上加载数据挖掘模块会极大增加手环的功耗，降低续航时间。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，尤其解决现有的智能手环中缺乏信息交互手段，不能与外部智能设备进行数据同步等问题。

本发明方案通过自身的各种传感器，比如运动传感器等收集体征或者运动等信息数据，存储在自身的闪存之中，然后通过蓝牙或者其他技术，通过手机APP等方式实现手环与手机等其它设备的数据同步，将这些数据汇总后，将其传递到后台对数据进行处理和挖掘，可以由此很好的总结出使用人的行为模式以及健康状况，也能够准确的预测使用者的身体健康状况的趋势，并提前给出有价值的指导意见或警告。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种新的智能手环装置，该装置包括主控芯片、LED显示电路、加速度计芯片、按键与电池电量检测电路以及数据加密芯片，其特征在于，其中：

所述的主控芯片依次与LED显示电路、加速度计芯片、按键与电池电量检测电路和数据加密芯片相连，主控芯片通过BLE蓝牙协议与外部智能设备相连；

所述LED显示电路额外多一个扩展G PIO控制器芯片，来实现完整的时钟LED显示功能；

所述加速度计芯片对运动数据进行采样分析和提取，实现对运动数据监测；

所述按键电路连接到所述主控芯片的GPIO口，所述电池电量检测电路连接到所述主控芯片的ADC输入口；

所述数据加密芯片采用E5安全芯片，与所述主控芯片之间通过I2C总线进行通信。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施例的结构示意图。

图2为本发明的一个具体实施方式中主控芯片及外围电路的原理图。

图3为本发明的一个具体实施方式中LED显示电路的原理图。

图4为本发明的一个具体实施方式中加速度计芯片及外围电路的原理图。

图5为本发明的一个具体实施方式中按键与电池电量检测电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

参见图1，本发明的一种新的智能手环装置，该装置包括主控芯片1、LED显示电路2、加速度计芯片3、按键与电池电量检测电路4以及数据加密芯片5，其特征在于，所述的主控芯片1依次与LED显示电路2、加速度计芯片3、按键与电池电量检测电路4和数据加密芯片5相连，主控芯片1通过BLE蓝牙协议与外部智能设备6相连，其中：

(1)所述主控芯片及外围电路设计如下：

主控芯片采用FRE010芯片。FRE010是工作在2.4GHz的蓝牙低功耗SoC芯片，结合蓝牙低功耗软件协议栈，针对专用2.4GHz应用和蓝牙低功耗优化功耗的片上系统解决方案。内部含有一颗标准的增强型8051内核，集成里具有优秀性能的RF收发广播、片上可编程闪存存储器、8KB随机存储器、以及众多其它的支持特性和外围设备。

参见图2，FRE010的外围电路需两颗外部晶振，其中XTAL1为32MHz高频晶振，用于系统总线时钟以及射频收发器时钟。XTAL2为32.768KHz低频晶振，可用于总线时钟、睡眠定时器以及看门狗定时器。RF_N以及PF_P引脚为射频天线引脚，根据2.4GHz射频特性设计的信号放大电路，之后连接倒F状PCB天线。SCL与SDA为I2C总线引脚，与AW9523BG PIO扩展芯片连接和通信，P1_2连接至AW9523B的RESET引脚，作为AW9523B的复位控制。P1_4-P1_7分别为SPI总线的CS、SCLK、MOSI和MISO引脚，FRE010通过SPI总线与ADXL362低功耗三轴加速计连接通信。芯片所有的VDD以及DVDD引脚都连接至直流电源V_SYSTEM，系统采用纽扣电池供电，标称电压为3V。DBC、DBD、RESET以及V_SYSTEM、GND构成了Debug所用的5个引脚。P0口8个引脚以及P1_0、P1_1用于LED显示。

(2)LED显示电路包含时钟显示与状态指示设计如下：

状态指示使用两颗蓝色LED，因此需要2个GPIO控制。时钟显示需要显示时与分，所以在12个整点的位置，放置红色、绿色双色LED，红色指示时、绿色指示分，这样即可显示精确度在5分钟的时钟。这种设计需要12颗双色LED，需要24个GPIO控制。

LED显示电路可以用主控芯片的GPIO来实现，但是由于其IO口数量的限制，因此增加一颗AW9523B扩展GPIO控制器芯片，来实现完整的时钟显示显示与状态指示功能。24个GPIO中，主控芯片提供了8个，AW9523B提供了16个。

参见图3的LED显示电路原理图，AW9523B芯片除了I2C数据总线、RESET、VDD以及GND引脚，其余16路扩展GPIO控制全部作为G PIO输出模式，控制LED显示电路。

(3)加速度计芯片及外围电路设计如下：

加速度计芯片是一款超低功耗、3轴MEMS加速度计，采用高数据速率对传感器整个带宽进行采样。加速度计芯片提供12为输出数据分辨率。测量范围可以在±2g、±4g、±8g范围内选择。该器件包含了一个深度多模式输出FIFO、一个内置为功耗温度传感器和几个运动检测模式，其中包括阈值可调节的睡眠和唤醒工作模式，在该模式下当测量速率为6Hz左右时，芯片功耗低至、270nA。

参见图4的加速度计芯片及外围电路原理图，芯片的电源与地引脚分别连接于原理图的电源与地网络，图中C5为0.1uF的滤波电容，使输入加速计的直流电源的电压更加稳定。加速度计芯片芯片通过SPI总线(MOSI、MISO、#CS)与主控芯片连接。

(4)按键与电池电量检测电路设计如下：

按键为设备提供广播状态切换、开关机以及复位等功能。电池电量检测是腕带通过检测电池电压的方式，计算得到电池剩余电量，以实现低电量提醒。

参见图5，按键采用共地的连接方式，按键的右端统一接到地，左端接到主控芯片FRE010的GPIO上，GPIO需要设置为输入、上拉模式，当按键按下时，此IO口会被拉低。电量检测运用主控芯片FRE010内部的ADC进行采样，ADC的电压检测范围在1.25V以内，所以先使用分压电路，按比例取得电池电压的值，作为主控芯片FRE010的ADC模块的输入。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种新的智能手环装置，该装置包括主控芯片、LED显示电路、加速度计芯片、按键与电池电量检测电路以及数据加密芯片，其特征在于，其中：

所述的主控芯片依次与LED显示电路、加速度计芯片、按键与电池电量检测电路和数据加密芯片相连，主控芯片通过BLE蓝牙协议与外部智能设备相连；

所述LED显示电路额外多一个扩展GPIO控制器芯片，来实现完整的时钟LED显示功能；

所述加速度计芯片对运动数据进行采样分析和提取，实现对运动数据监测；

所述按键电路连接到所述主控芯片的GPIO口，所述电池电量检测电路连接到所述主控芯片的ADC输入口；

所述数据加密芯片采用E5安全芯片，与所述主控芯片之间通过I2C总线进行通信。