基于STM32單片機(jī)的智能手環(huán)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于STM32單片機(jī)的智能手環(huán)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者：梁偉鄯 王健 魏千來源：教育界下旬2016年第08期【摘 要】文章主要介紹了基于STM32單片機(jī)的智能手環(huán)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。此智能手環(huán)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的主要功能包括測心率、GPS定位、顯屏心電圖和計(jì)步等?！娟P(guān)鍵詞】STM32單片機(jī) 智能手環(huán) 設(shè)計(jì)一、智能手環(huán)的框架總體設(shè)計(jì)框架總體設(shè)計(jì)如圖1所示，以MCU STM32為智能手環(huán)的硬件設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)為中心。智能手環(huán)主要通過STM32控制GPS模塊實(shí)現(xiàn)定位功能，控制心率脈搏傳感器實(shí)現(xiàn)測心率功能，控制三軸加速傳感器實(shí)現(xiàn)計(jì)步功能。定位數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)及計(jì)步數(shù)據(jù)均通過顯示屏顯示。電源模塊為鋰電池，給智能手環(huán)的各個(gè)模塊供電

2、。二、硬件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)（一）STM32F103C8T6 MCU介紹STM32F103C8T6 MCU為使用高性能的ARM，32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器（高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM），增強(qiáng)了I/O端口和連接到兩條APB總線的外設(shè)。且包含2個(gè)12位的ADC，3個(gè)通用16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C接口和SPI接口，3個(gè)USART接口，1個(gè)USB接口和1個(gè)CAN接口。STM32F103C8T6MCU具有省電模式，保證了低功耗應(yīng)用的要求。（二）測心率模塊如圖2所示，PulseSensor是一款用于脈搏心率測量的

3、光電反射式模擬傳感器。將其佩戴于手指、耳垂等處，可通過導(dǎo)線連接將采集到的模擬信號(hào)傳輸給STM32單片機(jī)用來轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過STM32單片機(jī)簡單計(jì)算后就可以得到心率數(shù)值。此外，還可將脈搏波形通過串口上傳到電腦顯示波形。（三）GPS模塊如圖3所示為GPS模塊原理圖。此模塊體積小巧，性能優(yōu)異，可增加放大電路，有利于無緣陶瓷天線快速搜星?？赏ㄟ^串口進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置，并進(jìn)行保存，使用方便。而且，此模塊自帶SMA接口，可以連接各種有源天線，適應(yīng)能力強(qiáng)。此GPS模塊兼容3.3V/5V電平，方便連接STM32單片機(jī)，自帶可充電后備電池。（四）計(jì)步器模塊ADXL362是一款超低功耗、3軸MEMS的加速度計(jì)

4、，輸出數(shù)據(jù)頻率為100Hz時(shí)功耗低于2A，在運(yùn)動(dòng)觸發(fā)喚醒模式下功耗為270nA。ADXL362沒有通過欠采樣混疊輸入信號(hào)，與使用周期采樣來實(shí)現(xiàn)低功耗的加速度計(jì)不同，它采用的是全數(shù)據(jù)速率對傳感器的整個(gè)帶寬進(jìn)行采樣。此計(jì)步器模塊可通過算法計(jì)算三軸加速度傳感器的角度，再通過角度對所走步數(shù)進(jìn)行計(jì)算。（五）串行液晶顯示屏ILI9163是用于單芯片的SoC驅(qū)動(dòng)132x162分辨率的TFT液晶顯示器，包括396路源驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)162通道柵極驅(qū)動(dòng)器。所述ILI9163支持18/16/9/8位數(shù)據(jù)總線接口和串行外設(shè)接口（SPI）。移動(dòng)圖片區(qū)域可以通過窗口地址功能的內(nèi)部GRAM指定。指定的窗口區(qū)域可以是選擇性更新

5、，使運(yùn)動(dòng)圖像可以顯示獨(dú)立靜止圖像區(qū)域。ILI9163還支持一個(gè)函數(shù)顯示在8個(gè)顏色和睡眠模式下，允許精確功率控制。提供的軟件和特性使ILI9163是理想的液晶驅(qū)動(dòng)中型或小型便攜式產(chǎn)品，如數(shù)碼手機(jī)、智能手環(huán)、MP3等。三、結(jié)論由于此智能手環(huán)功能較多，需分多個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)。計(jì)步器模塊可通過算法對三軸加速器進(jìn)行角度計(jì)算，再通過角度計(jì)算出所走的步數(shù)；測心率模塊主要通過指尖接觸手表底部進(jìn)行心率測量；GPS模塊對智能手表進(jìn)行定位；振動(dòng)電機(jī)用于設(shè)計(jì)鬧鐘。最后，所測心率數(shù)、步數(shù)、定位數(shù)據(jù)等都通過顯示屏輸出。此智能手表適用于各類人群，它的功能性較強(qiáng)。又由于其工作范圍是建立在STM32單片機(jī)的基礎(chǔ)上，使得此款智能手環(huán)相對經(jīng)濟(jì)適用。此智能手環(huán)以STM32為硬