智能手环的设计与研究(附件)【字数：10656】
摘 要随着智能时代的来临，智能手环因功能齐全且易于携带深受市场喜爱，是人们了解自己身体运动数据的不二选择。基于此原因，本次毕设按照现在发展的需要设计一款基于STM32F401CCU6TR单片机的智能手环。本设计由STM32F401CCU6TR单片机、MAX30102心率传感器、SI7021温湿度传感器、OLED显示屏、MMA7660轴加速度传感器和DX-BT04-A蓝牙模块等构成。轴加速度传感器MMA7660的作用是感知人体的当前状态并且得出走路步数，心率传感器MAX30102可以用来实时检测人体心率，而使用SI7021温湿度传感器是用来感知并检测温度的变化的，通过OLED显示屏则可以用来实时显示步数、时间、心率以及温度值，同时采集到数据以后实时将这些数据上传到手机。
目 录
一、绪论 1
（一）课题研究背景与意义 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 研究内容 2
二、 设计方案讨论 3
（一）硬件电路设计方案选择 3
（二） 系统总体设计 4
（三）主要元器件介绍 5
三、 系统硬件设计 13
（一） 主控芯片电路设计 13
（二） OLED显示模块电路设计 13
（三） MMA7660FC传感器模块电路设计 14
（四） SI7021温湿度传感器模块电路设计 14
（五） MAX30102心率传感器模块电路设计 15
（六） DXBT04A蓝牙模块电路设计 16
（七）LTC4054锂电池充电和检测电路 16
四、系统软件设计 18
（一）总体软件方案 18
（二）系统操作步骤 19
（三）计步功能算法实现 20
（四）计时功能算法实现 21
（五）心率血氧检测功能软件实现 22
（六）温湿度检测功能软件实现 23
五、系统调试及焊接 24
（一） 硬件调试 24
（二）软件和硬件的联合调试 25
（三）蓝牙接收功能调试 26
六、系统展示 27
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七、总结与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
附录一 电路图 32
附录二 代码 33
一、绪论
（一）课题研究背景与意义
随着现代社会的飞速发展，人们的生活水平逐渐开始提高，因此人们也越加关注自己的健康状况了。智能手环作为一种监测设备，它不但能够计算出人们行走的步数、感知心率和监测温度，而且人们可以根据反馈出来的数据制定运动方案以达到健身的目的，甚至还可以根据运动情况来分析判断人体的健康状况，它可以让人们挑战自己，改善体质，因此智能手环越来越受到大家的欢迎。
心率是心脏每分钟跳动的次数，一个身体健康的成年人心率为一般在一分钟七十到一百之间，女性的心率相对会更快一些；三岁以下的儿童通常在每分钟一百次；年纪大的人心率又会相对更慢一些。如果超过一定的心跳界限，则很有可能是窦性心动过速。一般常见于过度兴奋或者抽烟喝酒之后，有的时候也会人体生病也会导致这种情况。心率过缓也是不正常的，特别是老年人，心脏更是容易出问题。关注我们的心脏健康是一件很有必要的事。基于此类情况，本设计选择研发一种不仅能测量步数并且可监测心率情况的多功能智能手环。
国内外研究现状
1.国内研究现状
2020年，陈默在《当代体育技术》发表的《智能手环在小学武术课堂中的应用》一文中，提出将“互联网+”技术与智能手环结合，利用智能手环掌控学生的运动量，实现学生的合理锻炼与教师的科学教学。
2019年，《工业设计》中发表的《GOBE2全自动卡路里监测智能手环》一文中设计的智能手环利用了GOBE2的全自动卡路里摄入量追踪功能，并在纹理与材质上进行了进一步地提升。
2018年，李川在《电脑知识与技术》中发表了《智能无人监考考试系统设计与研究》一文，文中提出将智能手环与身份认证、信号屏蔽、过程监控、广播与处理等单元结合，实现了考场无人监控。
2017年，杨栋于《铁路计算机应用》中发表了《基于智能手环的动车司机疲劳驾驶检测系统》，利用人体疲劳时手部动作频率低、幅度小等特点，利用Kmeans算法与三轴加速度传感器实现了疲劳驾驶的检测。
2016年，涂诗在《市场研究》中发表了《智能手环支付技术的应用与创新》，提出将互联网金融与智能手环结合实现便捷支付，并且提出了指纹、人脸识别和心跳识别三种支付方案。
2.国外研究现状
2019年，《TEM.Journal》中发表了一篇名为《Innovative Payment System for Hospitality Sector using Near Field Communication Smart Bracelet and Arduino》的文章文中也提出将近场通信智能手环和Arduino的酒店行业结合起来，实现一种新型的智能手环支付系统。
2018年，《Conference proceedings of ?eLearning and Software for Education? (eLSE)》中发表的《Model Checking the Properties of an Electronic Healthcare System to Facilitate the Detection of Preeclampsia Through a Smart Bracelet》一文中提出将医疗保健系统与智能手环结合，并设计了一款可以促进先兆子痫检测的智能手环。
研究内容
本设计由STM32F401CCU6TR单片机核心板电路+MMA7660轴加速度传感器电路+MAX30102心率传感器电路+SI7021温湿度传感器+OLED电路+DXBT04A蓝牙模块等组成。
1、通过轴加速度传感器MMA7660检测人的状态，计算出走路步数
目 录
一、绪论 1
（一）课题研究背景与意义 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 研究内容 2
二、 设计方案讨论 3
（一）硬件电路设计方案选择 3
（二） 系统总体设计 4
（三）主要元器件介绍 5
三、 系统硬件设计 13
（一） 主控芯片电路设计 13
（二） OLED显示模块电路设计 13
（三） MMA7660FC传感器模块电路设计 14
（四） SI7021温湿度传感器模块电路设计 14
（五） MAX30102心率传感器模块电路设计 15
（六） DXBT04A蓝牙模块电路设计 16
（七）LTC4054锂电池充电和检测电路 16
四、系统软件设计 18
（一）总体软件方案 18
（二）系统操作步骤 19
（三）计步功能算法实现 20
（四）计时功能算法实现 21
（五）心率血氧检测功能软件实现 22
（六）温湿度检测功能软件实现 23
五、系统调试及焊接 24
（一） 硬件调试 24
（二）软件和硬件的联合调试 25
（三）蓝牙接收功能调试 26
六、系统展示 27
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七、总结与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
附录一 电路图 32
附录二 代码 33
一、绪论
（一）课题研究背景与意义
随着现代社会的飞速发展，人们的生活水平逐渐开始提高，因此人们也越加关注自己的健康状况了。智能手环作为一种监测设备，它不但能够计算出人们行走的步数、感知心率和监测温度，而且人们可以根据反馈出来的数据制定运动方案以达到健身的目的，甚至还可以根据运动情况来分析判断人体的健康状况，它可以让人们挑战自己，改善体质，因此智能手环越来越受到大家的欢迎。
心率是心脏每分钟跳动的次数，一个身体健康的成年人心率为一般在一分钟七十到一百之间，女性的心率相对会更快一些；三岁以下的儿童通常在每分钟一百次；年纪大的人心率又会相对更慢一些。如果超过一定的心跳界限，则很有可能是窦性心动过速。一般常见于过度兴奋或者抽烟喝酒之后，有的时候也会人体生病也会导致这种情况。心率过缓也是不正常的，特别是老年人，心脏更是容易出问题。关注我们的心脏健康是一件很有必要的事。基于此类情况，本设计选择研发一种不仅能测量步数并且可监测心率情况的多功能智能手环。
国内外研究现状
1.国内研究现状
2020年，陈默在《当代体育技术》发表的《智能手环在小学武术课堂中的应用》一文中，提出将“互联网+”技术与智能手环结合，利用智能手环掌控学生的运动量，实现学生的合理锻炼与教师的科学教学。
2019年，《工业设计》中发表的《GOBE2全自动卡路里监测智能手环》一文中设计的智能手环利用了GOBE2的全自动卡路里摄入量追踪功能，并在纹理与材质上进行了进一步地提升。
2018年，李川在《电脑知识与技术》中发表了《智能无人监考考试系统设计与研究》一文，文中提出将智能手环与身份认证、信号屏蔽、过程监控、广播与处理等单元结合，实现了考场无人监控。
2017年，杨栋于《铁路计算机应用》中发表了《基于智能手环的动车司机疲劳驾驶检测系统》，利用人体疲劳时手部动作频率低、幅度小等特点，利用Kmeans算法与三轴加速度传感器实现了疲劳驾驶的检测。
2016年，涂诗在《市场研究》中发表了《智能手环支付技术的应用与创新》，提出将互联网金融与智能手环结合实现便捷支付，并且提出了指纹、人脸识别和心跳识别三种支付方案。
2.国外研究现状
2019年，《TEM.Journal》中发表了一篇名为《Innovative Payment System for Hospitality Sector using Near Field Communication Smart Bracelet and Arduino》的文章文中也提出将近场通信智能手环和Arduino的酒店行业结合起来，实现一种新型的智能手环支付系统。
2018年，《Conference proceedings of ?eLearning and Software for Education? (eLSE)》中发表的《Model Checking the Properties of an Electronic Healthcare System to Facilitate the Detection of Preeclampsia Through a Smart Bracelet》一文中提出将医疗保健系统与智能手环结合，并设计了一款可以促进先兆子痫检测的智能手环。
研究内容
本设计由STM32F401CCU6TR单片机核心板电路+MMA7660轴加速度传感器电路+MAX30102心率传感器电路+SI7021温湿度传感器+OLED电路+DXBT04A蓝牙模块等组成。
1、通过轴加速度传感器MMA7660检测人的状态，计算出走路步数
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