多功能智能手环的设计与实现(附件)【字数：10821】
摘 要随着中国经济的高速发展以及物联网技术的不断提高，人们对轻便式高精度生物信号电子检测设备的需求日益提高。目前很多智能手环比如Mi Band和Apple watch等存在着监测数据不准确、体积庞大、售价昂贵、操作复杂等一系列的弊端，很明显不能满足人们对运动和身体状况监测的需求，而步数和心率是身体的两个非常重要的指标。因此，设计一款精确可靠、价格低廉的多功能智能手环成为我们目前急需解决的问题。本文设计了一款基于STM32F103C8T6单片机核心板电路的多功能智能手环，整个系统主要由步数里程监测模块、心率监测模块、体温监测模块、LCD显示模块、蓝牙模块等模块组成。用户可以通过LCD显示屏幕或者手机app来实时查看自己的运动和身体状况，系统同时还能够实现步数里程监测、心率监测、体温监测等功能，具有更高的精确度和易用性。经过测试，该多功能智能手环不仅可以实现生物信号检测的基本要求，而且还具有精度高、操作简单、价格低廉、实用性强、功耗低的特点，可以为各个年龄阶段的人群提供可靠高效的运动身体监测。本系统对于改善健康管理和运动监测意义重大，具有广阔的应用前景。
目 录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目的和意义 2
1.3.1研究目的 2
1.3.2研究意义 2
1.4全文组织结构 2
第2章 系统总体方案设计 4
2.1系统需求分析 4
2.1.1系统概述和产品特点 4
2.1.2系统功能需求 4
2.2系统总体设计方案 5
2.3系统的器件选型 6
第3章 系统硬件设计 9
3.1多功能智能手环的系统硬件电路设计 9
3.2系统硬件功能模块设计 9
3.2.1 单片机最小系统 10
3.2.2 LCD显示模块电路设计 10
3.2.3 步数里程监测模块电路设计 11
3.2.4心率监测模块电路设计 13
3.2.5 体温监测模块电路设计 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.2.6 蓝牙模块电路设计 17
第4章 系统软件设计 18
4.1 主程序 18
4.2 LCD显示模块子程序 19
4.3 体温监测模块子程序 20
4.4 步数里程监测模块子程序 20
4.5心率监测模块子程序 21
第5章 实物焊接与系统调试 22
5.1 电路的焊接 22
5.2 程序的烧写 22
5.3 系统硬件调试 23
5.3.1 LCD显示模块的调试 24
5.3.2 步数里程监测模块的调试 25
5.3.3 心率监测模块的调试 25
5.3.4 体温监测模块的调试 26
5.3.5 蓝牙模块的调试 26
5.4 出现的问题及解决方法 27
第6章 总结与展望 28
6.1 总结 28
6.2 展望 28
附 录 30
参考文献 32
致 谢 33
第1章 绪论
1.1研究背景
近年来，随着人们物质生活水平的提高以及物联网技术的蓬勃发展，越来越多的智能手环出现在我们的生活中[1]。而且越来越多智能手环的应用领域从大众娱乐领域扩展到了运动健康等领域。智能手环可以计量步数和消耗的卡路里，所以人们可以根据自身的实际情况制定合理的运动方案，并根据运动状况来预估身体的健康状况[2]。
1.2国内外研究现状
1.国外研究现状
上世纪60年代初，MIT就引入了运动检测设备的概念，包括服装，手环和眼镜。1975年，HamiltonWatch研发的Pulsar计算器手环，也是智能手环的最初形态。1980年，加拿大的史蒂夫发明了以苹果计算机为核心的穿戴式的配有头戴显示器的智能手环原型。随着越来越多的计算技术被运用到智能手环上，可穿戴设备也由笨重的穿戴式电脑逐渐发展成为便携式的智能手环[6]。21世纪初，美国、日本、俄罗斯等国家也相继参与到可穿戴技术的研究行列中来。2005年以来，随着互联网+的快速发展，工艺水平的不断提高，手环向着微型化、智能化方向发展，世界范围内的互联网+正在融入进人们生产生活的各个方面，运动健康监测类的智能手环正在迅速发展。2009年，世界范围内提出了“智能医疗”的概念并迅速风靡全球，经过对比，几年前的医院等公共医疗场所还处于相对比较传统的模式，效率较低，很大程度上造成了公共资源的浪费，而近几年来，中大型公共医疗场所均已完成了医疗服务网络化的改造，这让人感受到了科技发展带来的便捷。近年来，智能手环已成为可穿戴设备领域的核心产品[7]。2017年之后，智能手环市场的基本局势为百家争鸣，百花齐放，虽然市场上品牌众多，但是基本功能同质化严重。目前最新且功能最全的智能手环设备是Apple Watch Series 4，不但有其他智能手环所具备的功能外还能拨打电话和手机微信同步，但是价格昂贵，超出了很多人的承受范围[8]。
2.国内研究现状
从目前中国市场来看，国内消费者对智能手环的认知度逐渐提高。从现有技术水平来看，国内智能手环主要适用于低需求的人群，这类手环只能进行简单的计步和测距，像可以满足高需求人群的高端智能手环还不够成熟。龚元等人设计了一款具有心率监测功能的智能型低功耗心电监测仪，但存在体积庞大，便携性差的缺点，对身体较弱的老年人来说不容易搬动[9]。陈天华、王倩对人们关注的健康问题设计了一款人体心率检测手环，提高了人们的生活质量，让人们清晰的了解到自己的身体状况，虽然提高了心率数据的精确度，但是它监测的数据单一，受众人群有限，不能很好的适应繁杂多变的市场[10]。霍丙乾设计了一款具有步数计量、防丢报警等多种功能智能手环系统，可以让家长实时查看孩子的位置信息，但无法满足人们对于身体监测的要求[11]。李娜等人设计了一款具有脉搏监测、步数计量、里程测算、蓝牙传输等多种功能的智能手环，但存在计步不准确、操作繁琐的缺点[12]。丁鷺设计了一款智能腕带，加入了心率监测功能，但是其监测不准确，受环境影响较大，不能很好的起到监测作用[13]。金纯等人设计了一款具有步数计量、里程测算、手机连接等多种功能的智能手环，但无法满足所有人群健康监测的需求[14]。
目 录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目的和意义 2
1.3.1研究目的 2
1.3.2研究意义 2
1.4全文组织结构 2
第2章 系统总体方案设计 4
2.1系统需求分析 4
2.1.1系统概述和产品特点 4
2.1.2系统功能需求 4
2.2系统总体设计方案 5
2.3系统的器件选型 6
第3章 系统硬件设计 9
3.1多功能智能手环的系统硬件电路设计 9
3.2系统硬件功能模块设计 9
3.2.1 单片机最小系统 10
3.2.2 LCD显示模块电路设计 10
3.2.3 步数里程监测模块电路设计 11
3.2.4心率监测模块电路设计 13
3.2.5 体温监测模块电路设计 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.2.6 蓝牙模块电路设计 17
第4章 系统软件设计 18
4.1 主程序 18
4.2 LCD显示模块子程序 19
4.3 体温监测模块子程序 20
4.4 步数里程监测模块子程序 20
4.5心率监测模块子程序 21
第5章 实物焊接与系统调试 22
5.1 电路的焊接 22
5.2 程序的烧写 22
5.3 系统硬件调试 23
5.3.1 LCD显示模块的调试 24
5.3.2 步数里程监测模块的调试 25
5.3.3 心率监测模块的调试 25
5.3.4 体温监测模块的调试 26
5.3.5 蓝牙模块的调试 26
5.4 出现的问题及解决方法 27
第6章 总结与展望 28
6.1 总结 28
6.2 展望 28
附 录 30
参考文献 32
致 谢 33
第1章 绪论
1.1研究背景
近年来，随着人们物质生活水平的提高以及物联网技术的蓬勃发展，越来越多的智能手环出现在我们的生活中[1]。而且越来越多智能手环的应用领域从大众娱乐领域扩展到了运动健康等领域。智能手环可以计量步数和消耗的卡路里，所以人们可以根据自身的实际情况制定合理的运动方案，并根据运动状况来预估身体的健康状况[2]。
1.2国内外研究现状
1.国外研究现状
上世纪60年代初，MIT就引入了运动检测设备的概念，包括服装，手环和眼镜。1975年，HamiltonWatch研发的Pulsar计算器手环，也是智能手环的最初形态。1980年，加拿大的史蒂夫发明了以苹果计算机为核心的穿戴式的配有头戴显示器的智能手环原型。随着越来越多的计算技术被运用到智能手环上，可穿戴设备也由笨重的穿戴式电脑逐渐发展成为便携式的智能手环[6]。21世纪初，美国、日本、俄罗斯等国家也相继参与到可穿戴技术的研究行列中来。2005年以来，随着互联网+的快速发展，工艺水平的不断提高，手环向着微型化、智能化方向发展，世界范围内的互联网+正在融入进人们生产生活的各个方面，运动健康监测类的智能手环正在迅速发展。2009年，世界范围内提出了“智能医疗”的概念并迅速风靡全球，经过对比，几年前的医院等公共医疗场所还处于相对比较传统的模式，效率较低，很大程度上造成了公共资源的浪费，而近几年来，中大型公共医疗场所均已完成了医疗服务网络化的改造，这让人感受到了科技发展带来的便捷。近年来，智能手环已成为可穿戴设备领域的核心产品[7]。2017年之后，智能手环市场的基本局势为百家争鸣，百花齐放，虽然市场上品牌众多，但是基本功能同质化严重。目前最新且功能最全的智能手环设备是Apple Watch Series 4，不但有其他智能手环所具备的功能外还能拨打电话和手机微信同步，但是价格昂贵，超出了很多人的承受范围[8]。
2.国内研究现状
从目前中国市场来看，国内消费者对智能手环的认知度逐渐提高。从现有技术水平来看，国内智能手环主要适用于低需求的人群，这类手环只能进行简单的计步和测距，像可以满足高需求人群的高端智能手环还不够成熟。龚元等人设计了一款具有心率监测功能的智能型低功耗心电监测仪，但存在体积庞大，便携性差的缺点，对身体较弱的老年人来说不容易搬动[9]。陈天华、王倩对人们关注的健康问题设计了一款人体心率检测手环，提高了人们的生活质量，让人们清晰的了解到自己的身体状况，虽然提高了心率数据的精确度，但是它监测的数据单一，受众人群有限，不能很好的适应繁杂多变的市场[10]。霍丙乾设计了一款具有步数计量、防丢报警等多种功能智能手环系统，可以让家长实时查看孩子的位置信息，但无法满足人们对于身体监测的要求[11]。李娜等人设计了一款具有脉搏监测、步数计量、里程测算、蓝牙传输等多种功能的智能手环，但存在计步不准确、操作繁琐的缺点[12]。丁鷺设计了一款智能腕带，加入了心率监测功能，但是其监测不准确，受环境影响较大，不能很好的起到监测作用[13]。金纯等人设计了一款具有步数计量、里程测算、手机连接等多种功能的智能手环，但无法满足所有人群健康监测的需求[14]。
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