论文总字数：20194字

摘 要

伴随着科技的快速发展、思想程度的高速晋升，人们越来越关注自我的身心健康，也越来越重视自身的运动规划与安排。时代不断的在前行，人类的科技水平也迈向了新的舞台，这使大众更加感受到科技的力量，开始注重运动健康和科技设备的有效结合。跟随着5G的应用发展，实时检测步数、提供健康数据的智能运动装备更加受到人们的青睐，同时也被各大科技公司运用发展，投放于市场。

依据运动装备，人们可以根据装备中采集到的有效数据，进一步设计规划自己的运动、饮食、用药等，合理的对自我健康做出初步判断，为后续健康检查奠定一定的理论基础。本设计就是基于提高人们健康意识的要求、基于嵌入式系统，选用合适的低功耗芯片，设计出低功耗运动计步手环。本文先从用户需求出发，完成手环的基本功能，运用GY25Z传感器、计步算法完成步数的采集运算；再添加DS18B20传感器、心率传感器，获取相关温度、心率数据；然后增添TFT显示模块、按键模块，完善数据的显示和选择；再利用嵌入式系统作用，计算路程、卡路里等重要数据；之后通过wifi功能将信息传送到手机app中。最后结合软件技术加以计算各部分数据，设计报警装置，获取更多健康信息，方便、贴心、有效的为大众服务。

关键词：多功能手环；计步算法；智能运动装备；GY25Z姿态传感器

Design of Low Power Bracelet Based on Embedded System

Abstract

With the rapid development of science and technology and the rapid promotion of ideology, people pay more and more attention to their physical and mental health, and pay more and more attention to their own sports planning and arrangement. The era is constantly moving forward, and the level of human science and technology has stepped into a new stage, which makes the public feel the power of science and technology more, and starts to pay attention to the effective combination of sports and health and scientific and technological equipment. With the development of 5G application, smart sports equipment that can detect the number of steps in real time and provide health data is more favored by people. Meanwhile, it has been applied and developed by various technology companies and put on the market.

According to the sports equipment, people can further design and plan their exercise, diet, medication, etc., according to the effective data collected from the equipment, so as to make a reasonable preliminary judgment on their own health and lay a certain theoretical foundation for the follow-up health examination. This design is based on the requirements of improving people's health awareness, based on the embedded system, the selection of appropriate low power chip, the design of low power movement step bracelet. In this paper, the basic functions of the bracelet are completed based on the user's requirements. GY25Z sensor and step counting algorithm are used to complete the collection and calculation of steps. DS18B20 sensor and heart rate sensor were added to obtain relevant temperature and heart rate data. Then add TFT display module, button module, improve the display and selection of data; Using the embedded system function, calculate the distance, calories and other important data; The information is then sent to the app via wifi. Finally, combining with the software technology to calculate the data of each part, design the alarm device, obtain more health information, convenient, intimate, effective for the public service.

Keywords: Multi-function Bracelet, Meter Step Algorithm, Intelligent Sports Equipment, Attitude Sensor, GY25Z Attitude Sensor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题背景 1

1.2 研究目的和意义 1

1.3 国内外研究现状 1

1.4 研究任务和论文结构 2

第二章 低功耗手环用户需求功能选择 3

2.1 需求调查 3

2.2 功能选择 4

2.3 本章总结 5

第三章 低功耗硬件模块的确定与设计 6

3.1 硬件模块的确定 6

3.1.1 主控芯片模块的选择 6

3.1.2 姿态传感器模块的选择 6

3.1.3 温度传感器模块的选择 6

3.1.4 心率测量模块的选择 7

3.1.5 电源供电模块的选择 7

3.1.6 无线连接模块的选择 7

3.1.7 按键功能模块的选择 7

3.1.8 显示模块的选择 7

3.2 总体硬件设计框图 7

3.3 硬件设计原理图 8

3.4 本章总结 10

第四章 低功耗手环计步算法的确定与设计 11

4.1 计步算法的确定 11

4.2 计步算法的设计 11

4.3 本章总结 12

第五章 低功耗手环软件的设计研究 13

5.1 各模块的软件设计方案 13

5.1.1 TFT显示模块的软件设计 13

5.1.2 DS18B20温度模块的软件设计 13

5.1.3 心率模块的软件设计 13

5.1.4 WiFi模块的软件设计 13

5.1.5 按键设置模块的软件设计 14

5.1.6 姿态传感器模块的软件设计 14

5.2 本章总结 14

第六章 软件的简介 15

6.1 Keil_MDK5软件的简介 15

6.2 Keil_MDK5软件的使用 15

6.3 本章总结 16

第七章 设计结果与测试分析 17

7.1 测试分析 17

7.1.1 辅助功能的测试 17

7.1.2 基础功能的测试 17

7.1.3 附加功能的测试 19

7.2 设计结果 20

第八章 总结与展望 21

8.1 总结 21

8.2 展望 21

致 谢 22

参考文献 23

附 录 24

第一章 引 言

1.1 课题背景

5G的到来，标志着我们的智能化慢慢进入了互联网 的时代。如今，我们大比例处在移动通信技术阶段，这个阶段实现了互联网与通信技术的高效结合。而5G又将向智能手机渗透、迈进，同时逐步被大众广泛采纳，其也将带来更快的传输速率和更低的时间延迟。数据的显示与数据的计算也将基本同步。各类物品、传感器等等与手机app的结合应用也将更为广泛。可控管理、可视化管理更加受到大众的喜爱、得到更广泛的使用。当前，各大网络科技公司也在相继推出各类附属产品，如：智能手环、智能天猫精灵、扫地机器人等等，实时应用于智能家居、生活设备中。

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