智能手环的设计与实现
生物医学信号指标与人体的健康密切相关。随着科学技术的发展和医学的不断进步，人们对精度高、操作便捷的生物医学信号电子检测设备提出了更高的要求。而心率和步数又是人体健康水平的两个重要指标，基于此原因，本设计论文按照现在发展需求，设计了一款基于单片机的运动监测智能模块。本设计由STM32F103C8T6微控制器核心板电路、ADXL345传感器、心率传感器、温度传感器和lcd1602电路组成。通过重力加速度传感器来检测人的运动状态，并计算步行步数、步行距离和平均速度。心率传感器实时检测心率并通过温度传感器检测温度。通过LCD1602实时显示步数、距离和平均速度、心率以及温度值
目录
引言 1
（一）课题背景及其意义 1
（二）国内外的研究状况 1
一、方案的设计与论证 2
（一）控制方案的确定 2
（二）控制方式的选择 2
二、硬件电路的设计 4
（一）硬件电路的调试 4
（二）模块电路的设计 4
三、系统软件设计 13
（一） 编程语言选择 13
（二）单片机程序开发环境 13
（三）ARM软件开发流程 14
（四）FlyMcu程序烧录软件介绍 14
（五） PL2303串口程序烧写模块介绍 15
四、系统焊接与调试 16
（一）电路焊接 16
（二）系统调试 17
总结 22
致谢 23
参 考 文 献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 26
附录三 原件列表 27
附录四 程序 28
引言
（一）课题背景及其意义?
随着社会的发展，人们也越来越重视自身的健康。作为一种新型智能测量仪器，智能手环可以根据人们的运动频率计算出走路的步数和消耗的能量，因此人们可以通过智能手机的数据来制定属于自己的运动计划。并且可以根据实际情况来分析人体的健康状况，越来越受欢迎。手持式电子计步器旨在满足市场需求，易于使用。
计步器是一种流行的日常运动计划监视器，可激发人们 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
挑战自我，增强健康并帮助他们减肥。早期设计使用加重的机械来通过简单的计数器来检测运动速度。摇动这些设备时，可以听金属球的前后滑动，或者左右两侧的摆动。步行的时候人的重心会上下移动。腰部的上下移动最大，因此最好挂在腰带上，这样可以得到更准确的数据。所谓的振动传感器实际上就是一个平衡锤，在物体进行上下运动时，它被破坏，从而可以打开/关闭接触。主要记录和显示功能由电子计数器完成。加速度计通常用于计步器以感测外部振动。常用的加速度计原理如下：将一小块磁铁密封在一段塑料管中，并将线圈缠绕在管子上。由于电磁感应切割线圈，因此在线圈中产生电流。通过测量正弦波的频率，就可以给出了运动步数和计算的距离。
心率是用来描述心动周期的术语。频率计算为单位时间内发生的事件总数。简而言之，这两种解释就是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数，也叫安静心率。
基于此，本设计选择一种将步数和心率连接一体的智能手环。通过我的设计，可以让人们及时的了解自己的身体状况，以达到全民健身的最好效果。
（二）国内外的研究状况? ????
就心率监测器而言，他通常是心脏运动的一部分。然而，随着时代的进步和社会的发展，心率检测器的应用也越来越广泛。在未来的应用中，心率监测仪也正在朝着向高精度、轻量化、可视化和控制的方向发展，适用于家庭和社区条件。
计步器最初是由意大利的伦纳德达芬奇酿造的，但现有的计步器建于1677年德国莱昂纳多达芬奇之后。?这表明机器的发明(硬件)不如发现其用于人（软件）那么重要。这是一种计步器，通常使用摆钟原理作为计步的技术，使用机械开关通过简单的计数器检测人体的运动速度。?这种机械计步器长期以来已逐渐消失，并被电子计步器取代。
方案的设计与论证
（一）控制方案的确定
本设计由STM32F103C8T6单片机核心板电路+ADXL345传感器电路和lcd1602电路共同组成。?
（二）控制方式的选择
1.单片机芯片的选择
方案：所选的MCU为STM32单片机，STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的。它易于开发，具有最大程度的集成和集成，使产品能够快速将进入市场。
2.显示方案的选择
方案一
LED数码管动态扫描, 就是以一定的频率依次点亮多个数码管的段位，只要频率足够大，人眼无法识别出，就会形成多个数码管同时亮的现象。虽然占用的MCU端口线虽少，但线路简单，优点是可以控制多个数码管的显示，缺点是程序复杂，浪费单片机的运算资源。
然而由于本设计显示数据较多，数码管明显不符合要求，故舍弃。
方案二
点阵数字管由多个线性LED显示单元（称为段）组成，并且多个段组合以形成字形。它主要显示阿拉伯数字，通常是七段。每一段由一个LED组成，每个大段由多个LED组成（串联、并联）。如果显示器数量太浪费并且价格相对昂贵,则此处不用作显示器。
方案三
LCD液晶显示器由单片机驱动，同时液晶显示器的编程程序简单，价格便宜，功耗小，寿命长，抗干扰能力强。
因此选择方案三。
3.倾角传感器的选择
重力感应是一种加速度力，而陀螺仪是检测围绕某轴的旋转动作，使用陀螺仪来实时检测运动物体的位置信息，陀螺仪是角运动检测装置，其使用高速旋转体的动量力矩敏感壳体相当于惯性空间围绕与旋转轴正交的一个或两个轴进行轨道运动。
二、硬件电路的设计
(一) 系统功能分析
本设计由STM32F103C8T6单片机核心板电路+ADXL345传感器+心率传感器+温度传感器+lcd1602电路组成，通过重力加速度传感器检测人的运动状态，并计算出步行步数、步行距离和平均速度；心率传感器实时检测心率，并且可以通过温度传感器实时检测温度；lcd1602实时显示步数、距离和平均速度、心率以及温度值。
（二）STM32单片机核心电路设计
STM32单片机内部构造采用当下微控制器使用最普遍的冯诺依曼结构，它的控制结构简单精细，具有丰富的操作模式，包括7个源码操作和四个地址操作。指令集功能丰富简单，功能强大，控制指令精简，可以有效的保证程序的执行。
目录
引言 1
（一）课题背景及其意义 1
（二）国内外的研究状况 1
一、方案的设计与论证 2
（一）控制方案的确定 2
（二）控制方式的选择 2
二、硬件电路的设计 4
（一）硬件电路的调试 4
（二）模块电路的设计 4
三、系统软件设计 13
（一） 编程语言选择 13
（二）单片机程序开发环境 13
（三）ARM软件开发流程 14
（四）FlyMcu程序烧录软件介绍 14
（五） PL2303串口程序烧写模块介绍 15
四、系统焊接与调试 16
（一）电路焊接 16
（二）系统调试 17
总结 22
致谢 23
参 考 文 献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 26
附录三 原件列表 27
附录四 程序 28
引言
（一）课题背景及其意义?
随着社会的发展，人们也越来越重视自身的健康。作为一种新型智能测量仪器，智能手环可以根据人们的运动频率计算出走路的步数和消耗的能量，因此人们可以通过智能手机的数据来制定属于自己的运动计划。并且可以根据实际情况来分析人体的健康状况，越来越受欢迎。手持式电子计步器旨在满足市场需求，易于使用。
计步器是一种流行的日常运动计划监视器，可激发人们 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
挑战自我，增强健康并帮助他们减肥。早期设计使用加重的机械来通过简单的计数器来检测运动速度。摇动这些设备时，可以听金属球的前后滑动，或者左右两侧的摆动。步行的时候人的重心会上下移动。腰部的上下移动最大，因此最好挂在腰带上，这样可以得到更准确的数据。所谓的振动传感器实际上就是一个平衡锤，在物体进行上下运动时，它被破坏，从而可以打开/关闭接触。主要记录和显示功能由电子计数器完成。加速度计通常用于计步器以感测外部振动。常用的加速度计原理如下：将一小块磁铁密封在一段塑料管中，并将线圈缠绕在管子上。由于电磁感应切割线圈，因此在线圈中产生电流。通过测量正弦波的频率，就可以给出了运动步数和计算的距离。
心率是用来描述心动周期的术语。频率计算为单位时间内发生的事件总数。简而言之，这两种解释就是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数，也叫安静心率。
基于此，本设计选择一种将步数和心率连接一体的智能手环。通过我的设计，可以让人们及时的了解自己的身体状况，以达到全民健身的最好效果。
（二）国内外的研究状况? ????
就心率监测器而言，他通常是心脏运动的一部分。然而，随着时代的进步和社会的发展，心率检测器的应用也越来越广泛。在未来的应用中，心率监测仪也正在朝着向高精度、轻量化、可视化和控制的方向发展，适用于家庭和社区条件。
计步器最初是由意大利的伦纳德达芬奇酿造的，但现有的计步器建于1677年德国莱昂纳多达芬奇之后。?这表明机器的发明(硬件)不如发现其用于人（软件）那么重要。这是一种计步器，通常使用摆钟原理作为计步的技术，使用机械开关通过简单的计数器检测人体的运动速度。?这种机械计步器长期以来已逐渐消失，并被电子计步器取代。
方案的设计与论证
（一）控制方案的确定
本设计由STM32F103C8T6单片机核心板电路+ADXL345传感器电路和lcd1602电路共同组成。?
（二）控制方式的选择
1.单片机芯片的选择
方案：所选的MCU为STM32单片机，STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的。它易于开发，具有最大程度的集成和集成，使产品能够快速将进入市场。
2.显示方案的选择
方案一
LED数码管动态扫描, 就是以一定的频率依次点亮多个数码管的段位，只要频率足够大，人眼无法识别出，就会形成多个数码管同时亮的现象。虽然占用的MCU端口线虽少，但线路简单，优点是可以控制多个数码管的显示，缺点是程序复杂，浪费单片机的运算资源。
然而由于本设计显示数据较多，数码管明显不符合要求，故舍弃。
方案二
点阵数字管由多个线性LED显示单元（称为段）组成，并且多个段组合以形成字形。它主要显示阿拉伯数字，通常是七段。每一段由一个LED组成，每个大段由多个LED组成（串联、并联）。如果显示器数量太浪费并且价格相对昂贵,则此处不用作显示器。
方案三
LCD液晶显示器由单片机驱动，同时液晶显示器的编程程序简单，价格便宜，功耗小，寿命长，抗干扰能力强。
因此选择方案三。
3.倾角传感器的选择
重力感应是一种加速度力，而陀螺仪是检测围绕某轴的旋转动作，使用陀螺仪来实时检测运动物体的位置信息，陀螺仪是角运动检测装置，其使用高速旋转体的动量力矩敏感壳体相当于惯性空间围绕与旋转轴正交的一个或两个轴进行轨道运动。
二、硬件电路的设计
(一) 系统功能分析
本设计由STM32F103C8T6单片机核心板电路+ADXL345传感器+心率传感器+温度传感器+lcd1602电路组成，通过重力加速度传感器检测人的运动状态，并计算出步行步数、步行距离和平均速度；心率传感器实时检测心率，并且可以通过温度传感器实时检测温度；lcd1602实时显示步数、距离和平均速度、心率以及温度值。
（二）STM32单片机核心电路设计
STM32单片机内部构造采用当下微控制器使用最普遍的冯诺依曼结构，它的控制结构简单精细，具有丰富的操作模式，包括7个源码操作和四个地址操作。指令集功能丰富简单，功能强大，控制指令精简，可以有效的保证程序的执行。
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