智能手环的设计与研究

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引言
智能手环系统是一种通过模拟电路方案或程序算法进行控制的一类电子产品，要是参照里面电路形式或控制算法分类，那么可将目前市面上的智能手环控制系统分为三种类别——纯模拟电路类、集成数字芯片类和微处理器类，这三种类别各有各的缺点和优点，这也是直到现在三类产品能够共存的理由。智能手环控制系统早在多年以前就早已出现在人们工作生活的多个领域中了，其出现对人们的生活和工作方式起到了极大的改变，在一定意义上说明了电子设计考虑到人类社会的本质。如今对智能手环控制系统的研究开发呈现出一种炙手可热的现状，由于32位处理器的效果愈来愈成熟与此同时单片成本也在不断下降，所以越来越多的智能手环系统开发设计人员很不断将研究重点迁移到了对具备32位数据处理内核的智能手环系统的研究。
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图1 智能手环
我们经常说的集成数字芯片类就是指在智能手环控制系统内部的电路板上，主要的元件以合成逻辑芯片居多，因为单片数字集成芯片能够独立完成很多性能比较繁复的工作，从而看不到一些传统的模拟逻辑门电路，所以电路板整体形式特别整齐，具备很大的条理化和模块化，每个功能模块的功能划分十分明确。合成数字芯片的大比例使用使得这类智能手环系统的优点非常明显，因为选用的是由下而上的模块化设计，所以每一个模块之间干扰减少，然后如果芯片出现损坏，可以直接把相同类型的芯片进行替换。其不足之处是没有使用人员编写的程序语言进行参与，程控化参数为零，往往多个芯片组合在一起所完成的目标只是一句简单的程序的功能，因此距离嵌入式智能手环系统还具有很大的差距。通常说的纯模拟电路类就是指在智能手环控制系统内部的电路板上，电路框架中选用的都是电阻电容、三极管、变压器和继电器等传统模拟器件，没有任意集成电路的影子，电路板上的模块数目尤为多而且排列顺序不是很规整，还有一项最典型的特性即为整个电路板的外型特别大并且尤为重。这类以模拟电路方案进行构建的智能手环控制系统优势是被使用历史较为早，通过了多次的反复优化，电路设计方案以及元器件参数的调整已趋近于完善，能够在某些场合下稳定的工作。而不足和待优化项也十分明显，电路板对温湿度等常见的环境参数非常敏感，轻易受到环境参数改变的干扰，产品的整体外形比较大，并且愈发多的公司已放弃对这类智能手环系统的研发，因此技术支持力度持续 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥ 
在降低。微处理器类智能手环系统正是本课题所要提出并且加以研究设计的一类新型设计，它是这三类中登上历史舞台最晚的一类，但也是效果最高的一类，这款器件的内部以单片机等微处理器当作重要部分，通过研发者对程序的编写，将设计思想换算成程序语言而且烧写到微处理器芯片中，完成对智能手环系统的各项功能控制，这类系统是未来智能手环系统的发展趋势，以当前的现状看来，渐渐有吞并与此同时两类市场份额的可能。本课题将要提出的该款智能手环控制系统使用STC89C51单片机来作为里面核心处理器并结合C语言对代码程序进行配置，通过软件的编译和优化后最后完成一种性能优秀的智能手环系统。
国内外的众多相关企业和高校研究小组都正在投入大量精力对智能手环系统进行研究，通过他们的大力研究和对智能手环控制系统的不断推广，如今高性价比的智能手环系统早已实现了普及与此同时成本完成了大幅度下降，现在几乎全部系统都在采用控制器等微处理器芯片来作为主控核心。现如今国内外都在做的一件事是如何减少智能手环控制系统的总体功耗，这包含对系统内部主控运行频率、传感器选型以及工作方式等重要部分的操控，对这些工作模块的功耗管理是现如今国际上的研究中心，这是由于嵌入式智能手环系统所要解决的主要问题即是如何实现最低的功率消耗。当前国际上对智能手环控制系统的设计尽管完成了非常大的收获，但是在系统运行过程中所产生的参数精度上还不是尤为高，如果要实现高精度结果的输出，国内外相关研究小组还需要走很长一段路。
引言
设计一款智能手环控制系统，能够对人体行走的步数、消耗的卡路里、体温以及时间等进行测量和显示，并实现以下设计内容：
1．单片机最小系统电路，实现对三维加速度传感器的驱动、体温传感器、时钟芯片以及液晶屏的驱动等；
2．三维加速度传感器电路设计，实现对人体走动过程中的加速度进行检测；
3．体温检测电路设计，实现对人体体温的采集；
4．卡路里测量程序设计，实现对人体消耗的卡路里进行计算；
5．液晶屏电路设计，实现对步数等参数的显示；
6．按键电路的设计，实现系统的启动和暂停。
系统的组成
为实现对智能手环系统设计方案的清晰阐述，通过Visio绘制了下图中的智能手环控制系统结构框图，这个框图中涵盖了单片机最小系统、LCD1602液晶屏电路、DS18B20体温检测电路、ADXL345传感器电路和RTC计时电路等电路模块，是对整体原理图的一个效果划分和粗略概括，但可以清晰的表达智能手环系统里面是如何工作的。
1．这其中单片机最小系统完成了对LCD1602、DS18B20、ADXL345三维加速度传感器和DS1302实时时钟芯片的控制。
2．智能手环的步数检测功能主要是通过三维加速度传感器来完成的，本系统采用了ADXL345型传感器，它能够实现对XYZ三个维度的加速度值进行分别检测，通过对峰值的检测转换为步数的检测；

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