本實用新型涉及智能穿戴技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可穿戴技術(shù)的發(fā)展以及人們對身體健康的日益關(guān)注，使得健康智能手表備受關(guān)注，在可穿戴領(lǐng)域占有一席之地。智能手表已經(jīng)進(jìn)入日常生活中，為用戶提供日常保健數(shù)據(jù)。現(xiàn)在智能手表技術(shù)屬于快速發(fā)展期，各個大公司也在不斷創(chuàng)新技術(shù)爭取研發(fā)新的智能健康手表，小企業(yè)和個人也在加大力度的研制自己的智能手表。但是，傳統(tǒng)智能手表還存在如下不足：一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，功能單一，無法滿足用戶多樣化需求；二、人機(jī)交互效果差，顯示不友好，充電不便捷；三、待機(jī)仍然消耗電量，功耗高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于通過一種基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表，來解決以上背景技術(shù)部分提到的問題。

為達(dá)此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表，其包括USB充電電路、電源電路、主控藍(lán)牙芯片、心率檢測電路、微控制器、體溫檢測電路、運(yùn)動檢測電路以及顯示電路；所述USB充電電路與電源電路連接；所述電源電路連接主控芯片，所述電源電路包括可充電電池和穩(wěn)壓電路，所述可充電電池連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路包括誤差放大電路、相位補(bǔ)償電路以及參考電壓源電路；所述心率檢測電路通過I2C總線連接微控制器，所述微控制器通過串口連接主控藍(lán)牙芯片；所述體溫檢測電路通過Smbus總線連接微控制器；所述運(yùn)動檢測電路通過串行外設(shè)接口(SPI)連接主控藍(lán)牙芯片；所述顯示電路與主控藍(lán)牙芯片連接。

特別地，所述穩(wěn)壓電路選用XC6221穩(wěn)壓電路；所述主控藍(lán)牙芯片選用CC2541藍(lán)牙芯片。

特別地，所述心率檢測電路選用ePL2197心率傳感器；所述微控制器包括巴特沃斯帶通濾波器。

特別地，所述微控制器選用LPC1114單片機(jī)；所述體溫檢測電路選用mlx90615紅外測量溫度計。

特別地，所述運(yùn)動檢測電路采用LIS3DH加速度傳感器；所述顯示電路采用OLED液晶顯示屏。

本實用新型提出的基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表通過心率檢測電路、體溫檢測電路、運(yùn)動檢測電路實時檢測人體的心率、體溫、運(yùn)動數(shù)據(jù)，并輸出給顯示電路顯示；且主控藍(lán)牙芯片、運(yùn)動檢測電路、心率檢測電路均采用低功耗器件，在不運(yùn)動或不測量時，手表進(jìn)入空閑狀體，降低了功耗，提高了手表續(xù)航時間，通過USB充電電路對可充電電池充電，且能提供充電保護(hù)，充電方便快捷；微控制器采用巴特沃斯帶通濾波器及峰值檢測，提高了測量精度，降低了誤差。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，顯示電路采用OLED液晶顯示屏，人機(jī)交互效果好。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型實施例提供的USB充電電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實用新型實施例提供的顯示電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

請參照圖1所示，圖1為本實用新型實施例提供的基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表結(jié)構(gòu)圖。

本實施例中基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表100具體包括USB充電電路101、電源電路102、主控藍(lán)牙芯片103、心率檢測電路104、微控制器105、體溫檢測電路106、運(yùn)動檢測電路107以及顯示電路108；所述USB充電電路101與電源電路102連接；所述電源電路102連接主控芯片，所述電源電路102包括可充電電池和穩(wěn)壓電路，所述可充電電池連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路包括誤差放大電路、相位補(bǔ)償電路以及參考電壓源電路；所述心率檢測電路104通過I2C總線連接微控制器105，所述微控制器105通過串口連接主控藍(lán)牙芯片103；所述體溫檢測電路106通過Smbus總線連接微控制器105；所述運(yùn)動檢測電路107通過串行外設(shè)接口(SPI)連接主控藍(lán)牙芯片103；所述顯示電路108與主控藍(lán)牙芯片103連接。

具體的，如圖2所示，圖2為本實施例中USB充電電路101的電路結(jié)構(gòu)圖，圖中U8為ME6216穩(wěn)壓芯片，U9為SE9016充電芯片。在本實施例中所述穩(wěn)壓電路選用XC6221穩(wěn)壓電路，由特瑞仕半導(dǎo)體(TOREX)公司生產(chǎn)。該穩(wěn)壓電路具有高精度、低噪音、高速度和兼容低ESR電容等特點，采用CMOS生產(chǎn)工藝的低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator，LDO)。內(nèi)部集成了誤差放大電路、相位補(bǔ)償電路以及參考電壓源電路。能對整個系統(tǒng)起到很好的保護(hù)作用。

在本實施例中所述主控藍(lán)牙芯片103選用CC2541藍(lán)牙芯片，由TI公司生產(chǎn)。CC2541藍(lán)牙芯片是藍(lán)牙低功耗和2.4GHz功率優(yōu)化的真正片載系統(tǒng)(SoC)。CC2541藍(lán)牙芯片擁有增強(qiáng)型的8051MCU、8KBRAM等諸多外設(shè)。作為本實用新型的主控模塊，并且可以通過該模塊與其他藍(lán)牙設(shè)備連接，如手機(jī)等等。

所述心率檢測電路104選用ePL2197心率傳感器，由義明科技股份有限公司(EMINENT)生產(chǎn)。ePL2197心率傳感器是高度集成脈沖計模塊，可以獲取人體光電容積脈搏波(PPG)，它使用光電容積脈搏波反射法測量人的心臟跳動。該模塊集成接收機(jī)和發(fā)射機(jī)芯片，還有I2C模塊、輸出引腳和內(nèi)置綠色LED燈。接收部分中內(nèi)置的光敏二極管和低噪聲前置放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。發(fā)射部分包括可編程電流驅(qū)動源與I2C接口配置，它可用于可穿戴設(shè)備。所述微控制器105包括巴特沃斯帶通濾波器。巴特沃斯帶通濾波器屬于對數(shù)字濾波器的改進(jìn)。數(shù)字濾波器的輸入和輸出均為數(shù)字信號，通過對輸入數(shù)據(jù)的處理達(dá)到改變輸入信號頻率的濾波器，數(shù)字濾波器和模擬濾波器只是在形式和實現(xiàn)濾波方法上不同，其他方面差別不大。由于數(shù)字濾波器通過數(shù)據(jù)運(yùn)算達(dá)到濾波的目的，所以數(shù)字濾波有著精度高、成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)和不存在阻抗匹配等優(yōu)點，被廣泛運(yùn)用在數(shù)字信號處理領(lǐng)域。巴特沃斯濾波器的最主要特點是通頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)最平滑，為了有效的抑制高頻噪聲，采用巴特沃斯帶通濾波器進(jìn)行濾波。巴特沃斯帶通濾波器設(shè)計指標(biāo)：通帶頻率0.8～2hz，阻帶上限頻率4hz,阻帶下限頻率0.6hz，通帶衰減最大0.5dB，阻帶最小衰減40dB，采樣頻率25hz。

在本實施例中所述微控制器105選用LPC1114單片機(jī)，由恩智浦半導(dǎo)體公司(NXP Semiconductors)生產(chǎn)；LPC1114單片機(jī)是基于ARM CoRtex-M0的微控制器，低功耗且集成度高，CPU的工作頻率高達(dá)50MHz，外設(shè)豐富，在該智能手表中控制體度檢測電路106和心率檢測電路104。心率測量過程如下：初始化ePL2197心率傳感器；連續(xù)讀取PPG信號數(shù)據(jù)；巴特沃斯帶通濾波器進(jìn)行濾波處理；峰值檢測；時間窗口函數(shù)去除偽峰；得到峰值；換算出心率；顯示電路108顯示心率數(shù)據(jù)。時間窗口峰值檢測技術(shù)扼要介紹如下：為了找到有效的極大值，設(shè)定了一種時間窗口函數(shù)，濾除偽峰值。對于所有找到的極大值看是否位于時間T1-T2之間，如果位于T1-T2之間則保留極大值，否則清除。

所述體溫檢測電路106選用mlx90615紅外測量溫度計，由邁來芯公司(melexis)生產(chǎn)。mlx90615紅外測量溫度計內(nèi)置有兩顆芯片，分別是紅外熱電探測器和信號處理ASSP MLX90325。紅外測量溫度計由于集成了16位ADC、強(qiáng)大的DSP數(shù)字信號處理單元和低噪聲放大器，精度達(dá)到醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)，讀數(shù)精度可以達(dá)到0.02℃。在mlx90615紅外測量溫度計獲得溫度數(shù)據(jù)后，采用巴特沃斯濾波器去除干擾，設(shè)定算法使其輸出穩(wěn)定的溫度，再將溫度根據(jù)經(jīng)驗公式轉(zhuǎn)換成腋下體溫，輸出體溫到顯示電路108。

所述運(yùn)動檢測電路107采用LIS3DH加速度傳感器，由意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)生產(chǎn)。LIS3DH加速度傳感器是三軸高分辨率且能耗低的高性能加速度傳感器，擁有一個FIFO的存儲區(qū)快，一個16位的數(shù)字輸出裝置，且內(nèi)部還有一個溫度傳感器。LIS3DH加速度傳感器的計步原理是CC2541藍(lán)牙芯片通過SPI控制和獲得加速度傳感器LIS3DH的三個方向上的加速度信號，用波峰檢測算法計算出步數(shù)，通過CC2541藍(lán)牙芯片可以將數(shù)據(jù)與藍(lán)牙4.0的設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型基于低功耗藍(lán)牙的健康智能手表100根據(jù)三軸加速度讀取的數(shù)據(jù)可以實時的捕捉到三個方向的加速度，通過閾值設(shè)定獲取抬臂狀態(tài)，經(jīng)過滑動平均濾波和時間窗口濾波得到有效極大值，最終實現(xiàn)準(zhǔn)確計步的功能。具體過程如下：LIS3DH加速度傳感器初始化；讀取三軸加速度數(shù)據(jù)；判斷是否抬臂，若未抬臂清除數(shù)據(jù)；若抬臂則取加速度數(shù)據(jù)平方和；對數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次滑動平均濾波；對濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次滑動濾波；判斷是否用于處于靜止?fàn)顟B(tài)，若是則進(jìn)入低速運(yùn)動模式，若否則進(jìn)入快速運(yùn)動模式；有效極大值的獲??；判斷6s內(nèi)是否有步數(shù)的累積，若否則清除數(shù)據(jù)，若是則繼續(xù)計步。

所述顯示電路108采用OLED液晶顯示屏。如圖3所示，圖3為本實施例中顯示電路108結(jié)構(gòu)圖，圖中U1為驅(qū)動膜。OLED液晶顯示屏為0.96寸的OLED液晶顯示屏，由128*64點陣組成，SS1306作為驅(qū)動模塊，采用穩(wěn)壓芯片，支持寬范圍供電3.3V～5.0V，4線I2C接口。其特點是設(shè)置方便、體積小、能耗低、全視角、超博、高對比度和陽光下可見等特點。在本實施例中選用顯示電路108采用晶門科技有限公司(Solomon-Systech)生產(chǎn)的OLED液晶顯示屏。

本實用新型的技術(shù)方案通過心率檢測電路104、體溫檢測電路106、運(yùn)動檢測電路107實時檢測人體的心率、體溫、運(yùn)動數(shù)據(jù)，并輸出給顯示電路108顯示；且主控藍(lán)牙芯片103、運(yùn)動檢測電路107、心率檢測電路104均采用低功耗器件，在不運(yùn)動或不測量時，手表進(jìn)入空閑狀體，降低了功耗，提高了手表續(xù)航時間，通過USB充電電路101對可充電電池充電，充電方便快捷；微控制器105采用巴特沃斯帶通濾波器及峰值檢測，提高了測量精度，降低了誤差。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，顯示電路108采用OLED液晶顯示屏，人機(jī)交互效果好。

以上結(jié)合具體實施例描述了本實用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。