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基于嵌入式的智能手表设计[权威资料]

基于嵌入式的智能手表设计

摘要:本课题结合市场的实际需求，论述了一种基于STM32的智能手表系统的

设计方案。本设计基于STM32硬件开发平台，通过移植C/OS-III实时操作系统以

及emWin图形软件库设计了手表的GUI界面。整个系统采用MPU6050模块实现计步

器功能，采用蓝牙模块进行手表与安卓手机的双向通讯，以实现来电短信提示、防

丢功能以及短信报警定位功能。此外，该手表可以手势识别，当手臂抬起时屏幕自

动变亮，放下时则自动变暗，设计十分人性化。

关键词:可穿戴;嵌入式;计步器;蓝牙通信;手势识别

TP393A2095-1302(2016)11-0-02

0引言

随着移动设备技术的日益发展，可穿戴设备愈加受到重视。可穿戴设备具有各

种类的产品形态，可佩戴于人体的多个部位，比如服饰、手表、眼镜、手环、饰品

等。而可穿戴电子外套也正在研发，随着日后研发的深入，嵌入到人体皮肤内的电

子文身、佩戴的眼镜都有机会用到可穿戴技术。得益于各种新技术的发展，可穿戴

设备将愈发不被人感知，将以更加自然的状态进行数据搜集，为用户更好的提供服

务。

智能手表是可穿戴设备最重要的发展方向之一，它是一种内置操作系统，具有

手机来电、短信提醒、释放音乐等功能，并且可以配备各种传感器的手表形态的智

能穿戴设备。

1系统设计

本系统包含硬件工作系统与软件功能系统，其中硬件系统包含MCU(STM32)主控

模块、电源供电充电模块、蓝牙模块、陀螺仪MPU6050模块等。软件系统则包含下

位机嵌入

式软件程序与上位机(安卓App)软件程序。图1所示为系统组成框图。

2功能实现

本次设计的智能手表主要实现以下几个功能:

(1)时间功能。具有RTC实时时钟功能，可以通过手表看时间。

(2)手势识别。加入手势识别功能，当人的手臂抬起时屏幕会自动变亮，而放

下时则自动熄灭。

(3)计步器。通过陀螺仪MPU6050与滤波、计步算法得出较为准确的步数，同

时算出距离与消耗的卡路里。

(4)蓝牙通信。手表与安卓手机通过蓝牙进行双向通信。在安卓手机上编写App

应用软件，该App软件里包含3个小功能单元，可以分别实现来电短信提醒的手机

助手功能、防丢功能以及在发生危险情况时可通过按下手表按键的方式向指定的手

机号发送实时更新的定位信息功能。

3硬件设计

硬件框图如图2所示。硬件组成框图主要介绍了智能手表的硬件系统基本构

成，包括基于Cortex_M3架构的意法半导体的CPU芯片STM32F103ZET6的STM32最

小系统、电源模块、3.2寸液晶触摸屏、陀螺仪以及蓝牙模块。

4嵌入式软件设计

软件设计包含了C/OS-III实时操作系统的移植、应用程序的界面设计、STM32

嵌入式软件设计以及安卓App的相关设计等内容。其中还有系统运行流程、计步器

算法、与手机蓝牙通信以及手势识别等部分。嵌入式软件框图如图3所示。

5安卓App设计

App界面运用WindowsPhone的经典风格，整体以方块形式出现，界面简洁清

爽，内含必要的提示信息。App主要实现手机助手、防丢功能以及安全卫士三种功

能。

5.1蓝牙通信

利用“蓝牙”技术能够有效简化移动通信终端设备之间的通信。从智能手表与

手机终端通信的短距离和简易性考虑，我们选择蓝牙通信方式。主要处理以下内容:

(1)蓝牙连接线程。

(2)蓝牙连接与断开广播，在重写的方法里做特定处理。

(3)“呼吸监测”代码，由于手表端较难检测蓝牙是否断开，所以我们采用一

种特殊的方式，一旦蓝牙连接上，便向下位机以一定频率发送特定字符，当下位机

收到字符信息时代表蓝牙连接，一旦无法接收到字符则代表蓝牙断开。

5.2GPS定位

现在的安卓智能手机大多带有GPS模块，通过GPS我们可以获取当前位置。这

个功能主要用于发生危情时能将带有当前位置与地图的信息发出，对于得到及时援

救有重要作用。主要处理以下内容:

(1)实例化LocationManager打开GPS。

(2)获得最佳有哪些信誉好的足球投注网站条件。

(3)获取最后获得的位置。

(4)请求实时更新Location数据。