CN106562521A - 一种多功能的智能手环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可穿戴设备领域，尤其地涉及一种多功能的智能手环。其包括传感器模块、微处理器、蓝牙通讯模块、电源模块、显示屏模块、驱动电路以及响应模块；传感器模块和微处理器连接；蓝牙通讯模块和微处理器连接；显示屏模块和微处理器连接，微处理器通过显示屏模块显示相关信息；驱动电路分别和微处理器、响应模块连接，微处理器往驱动电路输入PWM信号，驱动电路放大PWM信号并输入响应模块，使响应模块产生不同的动作。采用此智能手环，其能够监测和采集境温度、人体生理参数和用户运动状态，而且还可根据监测和采集的数据发出相应的信息以提醒用户。

Description

一种多功能的智能手环

技术领域

本发明涉及可穿戴设备领域，尤其地涉及一种多功能的智能手环。

背景技术

智能手环可以为用户记录日常生活中的锻炼、睡眠和饮食等实时数据，并将这些数据与终端同步，起到通过数据指导健康生活的作用。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，目的旨在提供一种多功能的智能手环，其能够监测和采集境温度、人体生理参数和用户运动状态，而且还可根据监测和采集的数据发出相应的信息以提醒用户。

为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案为：

一种多功能的智能手环，其包括传感器模块、微处理器、蓝牙通讯模块、电源模块、显示屏模块、驱动电路以及响应模块；传感器模块和微处理器连接并往微处理器输入所采集的传感信号；蓝牙通讯模块和微处理器连接，微处理器通过蓝牙通讯模块和外界通讯；显示屏模块和微处理器连接，微处理器通过显示屏模块显示相关信息；驱动电路分别和微处理器、响应模块连接，微处理器往驱动电路输入PWM信号，驱动电路放大PWM信号并输入响应模块，使响应模块产生不同的动作；所述电源模块分别和微处理器、显示屏模块、蓝牙通讯模块连接并提供电源。

进一步，所述传感器模块包括温度传感器、心率传感器、血氧浓度传感器、三轴加速度传感器、陀螺仪和磁力计。

进一步，所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，响应模块包括LED灯、蜂鸣器、扬声器以及振动马达，第一驱动电路分别和LED灯、蜂鸣器、扬声器连接，第二驱动电路和振动马达连接。

进一步，所述第一驱动电路包括第一电阻、第一三极管以及FPC连接器，第一电阻的一端和微处理器连接，另一端和第一三极管的基极连接，第一三极管的集电极和FPC连接器连接，第一三极管的基极接地。

进一步，所述第二驱动电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二三极管、第一二极管、第一电容以及振动马达，振动马达具有两个信号输入端；第二电阻的一端和微处理器连接，第二电阻的另一端分别和第三电阻的一端、第二三极管的基极连接，第三电阻的另一端接地，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极分别和第一二极管的正极、第一电容的一端连接，第一电容的另一端和振动马达的第一信号输入端连接，第一二极管的负极分别和第四电阻的一端、振动马达的第二信号输入端连接，第四电阻的另一端和电源模块连接。

进一步，所述电源模块包括充电管理单元和无线充电单元；所述充电管理单元包括USB接口电路、充电控制芯片、电池以及三个稳压芯片，外部电源通过USB接口电路和充电控制芯片连接，充电控制芯片产生稳定电流为电池充电；充电控制芯片分别和第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片连接，第一稳压芯片产生第一电压并往微处理器和传感器模块输入第一电压，第二稳压芯片产生第二电压并往蓝牙通讯模块输入第二电压，第三稳压芯片产生第三电压并往显示屏模块输入第三电压。

进一步，所述无线充电单元包括无线接收模块和无线发射模块，无线接收模块耦接无线发射模块。

进一步，所述无线接收模块包括谐振电路、整流滤波电路和电压转换电路，谐振电路往整流滤波电路输入高频交流电压，整流滤波电路将高频交流电压整流成直流电并往电压转换电路输入稳定的直流电，电压转换电路产生电压激励并通过USB接口电路输入充电控制芯片。

进一步，所述谐振电路包括线圈、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容以及第七电容，线圈的一端分别和第二电容的一端、第三电容的一端、第四电容的一端、第五电容的一端连接，第二电容的另一端分别和第三电容的另一端、第四电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的一端、第七电容的一端连接，第六电容的另一端和第七电容的另一端均接至线圈的另一端。

进一步，所述无线发射模块包括无线充电发射控制器、无线充电发射器以及PWM发生器，无线充电发射控制器分别与无线充电发射器和PWM发生器连接，控制无线充电发射器和PWM发生器的信号动作，PWM发生器和无线充电发射器连接，PWM发生器根据无线充电发射控制器的传来控制信号产生一定频率的振荡信号，并将此振荡信号输入无线充电发射器，无线充电发射器将该振动信号进行放大处理并产生谐振信号。

本发明的有益效果是：

1、由于采用温度传感器、心率传感器、血氧浓度传感器、三轴加速度传感器、陀螺仪和磁力计，智能手环能够监测人体的心率、血氧浓度以及运动状态，还能够采集周围环境温度，智能手环依据所采集的数据进行分析和判断，并由此触发响应设备，比如LED灯、蜂鸣器、扬声器和振动马达，响应设备产生相对应的动作以提醒用户。因此，用户能够很方便地通过本发明智能手环管理自己的生活习惯。

2、充电管理单元采用三个稳压芯片，三个稳压芯片能够为智能手环相对应的电路模块提供相对应电压激励，因此本发明的充电管理单元电路架构合理科学，避免了因一个稳压芯片产生多个电压激励而导致智能手环整机的工作不稳定和不可靠的问题，从而提高了本发明智能手环的续航能力。

3、本发明的智能手环具有无线充电的功能，用户可以不受充电线距离的约束，可以随处充电。而且，本发明中的无线充电单元的电路结构设计科学，并且工作稳定可靠。

附图说明

图1为本实施例提供的一种多功能的智能手环的电路结构示意图。

图2为本实施例提供的第一驱动电路结构示意图。

图3为本实施例提供的第二驱动电路结构示意图。

图4为本实施例提供的无线充电单元电路结构示意图。

图5为本实施例提供的无线接收模块中谐振电路结构示意图。

图6为本实施例提供的无线接收模块中整流滤波电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1至6对本发明做进一步的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。为了方便说明并且理解本发明的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。

如图1所示，本实施例提供的一种多功能的智能手环包括传感器模块、微处理器、蓝牙通讯模块、电源模块、显示屏模块、驱动电路以及响应模块；传感器模块和微处理器连接并往微处理器输入所采集的传感信号；蓝牙通讯模块和微处理器连接，微处理器通过蓝牙通讯模块和外界通讯；显示屏模块和微处理器连接，微处理器通过显示屏模块显示相关信息；驱动电路分别和微处理器、响应模块连接，微处理器往驱动电路输入PWM信号，驱动电路放大PWM信号并输入响应模块，使响应模块产生不同的动作；电源模块分别和微处理器、显示屏模块、蓝牙通讯模块连接并提供电源。其中，传感器模块包括温度传感器、心率传感器、血氧浓度传感器、三轴加速度传感器、陀螺仪和磁力计。温度传感器采集周围环境的温度参数，心率传感器监测用户的心率参数，血氧浓度传感器监测用户的血氧浓度参数，三轴加速度传感器、陀螺仪和磁力计监测用户的运动状态，运动状态包括用户的加速度、静止和运动。本实施例提供的微处理器采用单片机，当然还可以采用ARM处理器或者DSP处理器等其他微处理器。由于智能手环能够监测和采集境温度、人体生理参数和用户运动状态，而且还可根据监测和采集的数据发出相应的信息以提醒用户，因此，用户能够很方便地通过本发明智能手环管理自己的生活习惯。

驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，响应模块包括LED灯、蜂鸣器、扬声器以及振动马达，第一驱动电路分别和LED灯、蜂鸣器、扬声器连接，第二驱动电路和振动马达连接。

如图2所示，第一驱动电路包括第一电阻R1、第一三极管Q1以及FPC连接器，第一电阻R1的一端和微处理器MCU连接，另一端和第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极和FPC连接器连接，第一三极管Q1的基极接地。微处理器MCU可对第一驱动电路发送PWM信号，第一驱动电路将该PWM信号进行放大处理，驱动LED灯发光或者蜂鸣器鸣叫或者扬声器发出警报。

如图3所示，第二驱动电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二三极管Q2、第一二极管D1、第一电容C1以及振动马达M1，振动马达M1具有两个信号输入端；第二电阻R2的一端和微处理器连接，第二电阻R2的另一端分别和第三电阻R3的一端、第二三极管Q2的基极连接，第三电阻R3的另一端接地，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极分别和第一二极管D1的正极、第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端和振动马达M1的第一信号输入端连接，第一二极管D1的负极分别和第四电阻R4的一端、振动马达M1的第二信号输入端连接，第四电阻R4的另一端和电源模块连接。微处理器MCU可对第二驱动电路发送PWM信号，第二驱动电路将该PWM信号进行放大处理，驱动振动马达M1产生振动。

如图1所示，电源模块包括充电管理单元和无线充电单元。充电管理单元包括USB接口电路、充电控制芯片、电池以及三个稳压芯片，外部电源通过USB接口电路和充电控制芯片连接，充电控制芯片产生稳定电流为电池充电；充电控制芯片分别和第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片连接，第一稳压芯片产生第一电压并往微处理器和传感器模块输入第一电压，第二稳压芯片产生第二电压并往蓝牙通讯模块输入第二电压，第三稳压芯片产生第三电压并往显示屏模块输入第三电压。由于充电管理单元采用三个稳压芯片，三个稳压芯片能够为智能手环相对应的电路模块提供相对应电压激励，因此本发明的充电管理单元电路架构合理科学，避免了因一个稳压芯片产生多个电压激励而导致智能手环整机的工作不稳定和不可靠的问题，从而提高了本发明智能手环的续航能力。

如图4所示，无线充电单元包括无线接收模块和无线发射模块，无线接收模块通过线圈耦接无线发射模块。无线发射模块包括无线充电发射控制器、无线充电发射器以及PWM发生器，无线充电发射控制器分别与无线充电发射器和PWM发生器连接，控制无线充电发射器和PWM发生器的信号动作，PWM发生器和无线充电发射器连接，PWM发生器根据无线充电发射控制器的传来控制信号产生一定频率的振荡信号，并将此振荡信号输入无线充电发射器，无线充电发射器将该振动信号进行放大处理并产生谐振信号。无线接收模块接收该谐振信号，并以此产生电流。

如图4所示，无线接收模块包括谐振电路、整流滤波电路和电压转换电路，谐振电路往整流滤波电路输入高频交流电压，整流滤波电路将高频交流电压整流成直流电并往电压转换电路输入稳定的直流电，电压转换电路产生电压激励并通过USB接口电路输入充电控制芯片。

如图5所示，谐振电路包括线圈L1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6以及第七电容C7，线圈L1的一端分别和第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第五电容C5的一端连接，第二电容C2的另一端分别和第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端连接，第六电容C6的另一端和第七电容C7的另一端均接至线圈L1的另一端。谐振电路采用多电容和线圈串联，得到的高频交流电纹波少，响应快，工作可靠。

如图6所示的整流滤波电路，整流滤波电路采用多开关控制的桥式整流电路结构，其工作稳定和可靠，并且经滤波电路处理的直流电压中纹波系数很低，直流电压值可低于15V。如图1所示，经过整流滤波电路出来的直流电压经过电压转换电路处理后，电压转换电路产生电压激励并输入充电管理单元，其中此电压激励为3.3V。因此，本发明的智能手环具有无线充电的功能，用户可以不受充电线距离的约束，可以随处充电。而且，本发明中的无线充电单元的电路结构设计科学，并且工作稳定可靠。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种多功能的智能手环，其特征在于：包括传感器模块、微处理器、蓝牙通讯模块、电源模块、显示屏模块、驱动电路以及响应模块；传感器模块和微处理器连接并往微处理器输入所采集的传感信号；蓝牙通讯模块和微处理器连接，微处理器通过蓝牙通讯模块和外界通讯；显示屏模块和微处理器连接，微处理器通过显示屏模块显示相关信息；驱动电路分别和微处理器、响应模块连接，微处理器往驱动电路输入PWM信号，驱动电路放大PWM信号并输入响应模块，使响应模块产生不同的动作；所述电源模块分别和微处理器、显示屏模块、蓝牙通讯模块连接并提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述传感器模块包括温度传感器、心率传感器、血氧浓度传感器、三轴加速度传感器、陀螺仪和磁力计。

3.根据权利要求1所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，响应模块包括LED灯、蜂鸣器、扬声器以及振动马达，第一驱动电路分别和LED灯、蜂鸣器、扬声器连接，第二驱动电路和振动马达连接。

4.根据权利要求3所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述第一驱动电路包括第一电阻、第一三极管以及FPC连接器，第一电阻的一端和微处理器连接，另一端和第一三极管的基极连接，第一三极管的集电极和FPC连接器连接，第一三极管的基极接地。

5.根据权利要求3所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述第二驱动电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二三极管、第一二极管、第一电容以及振动马达，振动马达具有两个信号输入端；第二电阻的一端和微处理器连接，第二电阻的另一端分别和第三电阻的一端、第二三极管的基极连接，第三电阻的另一端接地，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极分别和第一二极管的正极、第一电容的一端连接，第一电容的另一端和振动马达的第一信号输入端连接，第一二极管的负极分别和第四电阻的一端、振动马达的第二信号输入端连接，第四电阻的另一端和电源模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述电源模块包括充电管理单元和无线充电单元；所述充电管理单元包括USB接口电路、充电控制芯片、电池以及三个稳压芯片，外部电源通过USB接口电路和充电控制芯片连接，充电控制芯片产生稳定电流为电池充电；充电控制芯片分别和第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片连接，第一稳压芯片产生第一电压并往微处理器和传感器模块输入第一电压，第二稳压芯片产生第二电压并往蓝牙通讯模块输入第二电压，第三稳压芯片产生第三电压并往显示屏模块输入第三电压。

7.根据权利要求6所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述无线充电单元包括无线接收模块和无线发射模块，无线接收模块耦接无线发射模块。

8.根据权利要求7所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述无线接收模块包括谐振电路、整流滤波电路和电压转换电路，谐振电路往整流滤波电路输入高频交流电压，整流滤波电路将高频交流电压整流成直流电并往电压转换电路输入稳定的直流电，电压转换电路产生电压激励并通过USB接口电路输入充电控制芯片。

9.根据权利要求8所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述谐振电路包括线圈、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容以及第七电容，线圈的一端分别和第二电容的一端、第三电容的一端、第四电容的一端、第五电容的一端连接，第二电容的另一端分别和第三电容的另一端、第四电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的一端、第七电容的一端连接，第六电容的另一端和第七电容的另一端均接至线圈的另一端。

10.根据权利要求7所述的一种多功能的智能手环，其特征在于：所述无线发射模块包括无线充电发射控制器、无线充电发射器以及PWM发生器，无线充电发射控制器分别与无线充电发射器和PWM发生器连接，控制无线充电发射器和PWM发生器的信号动作，PWM发生器和无线充电发射器连接，PWM发生器根据无线充电发射控制器的传来控制信号产生一定频率的振荡信号，并将此振荡信号输入无线充电发射器，无线充电发射器将该振动信号进行放大处理并产生谐振信号。