一种多功能智能可穿戴监护装置的制作方法

1.本实用新型涉及穿戴设备领域，尤其涉及一种带机械指针，带运动、脉率检测与支付功能的多功能智能可穿戴监护装置。


背景技术：

2.目前的可穿戴监护装置针对某一特定场合，功能往往单一，对人体监护的可穿戴监护装置往往为一带有定位功能的智能电子手表或电子手环，或带有nfc、脉率检测等功能的可穿戴设备，而兼具电子时钟和机械手表功能，保留电子式时钟精准特点，又通过机械式指针指示时间，兼具机械式手表的品味与时尚，同时还具有脉率检测、运动检测、便携式支付、数字多功能显示、日志提醒等多种功能的腕表式可穿戴监护装置具有重要的意义。目前具有上述功能的可穿戴监护装置很少被报道，因此一方面可用于医院病人，老年人等群体的运动姿态、步行里程、心率健康等的监护，另一方面可满足商务人士对机械式时钟的品味及电子时钟精准度高的需求，还可用于普通人日志事件提醒，小商品数字便携式支付等功能的多功能智能可穿戴监护装置具有重要的社会价值。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种带机械指针，带运动、脉率检测与支付功能的多功能智能可穿戴监护装置。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带机械指针，带运动、脉率检测与支付功能的多功能智能可穿戴监护装置，包括用于监护装置和终端之间的数据通信的蓝牙模块、分别用于驱动机械时钟显示的分钟指针和时钟指针的偏转的两个步进电机、用于驱动两个步进电机的pwm驱动器、用于检测人体运动信息的运动检测模块、二维码生成器、oled显示模块、脉率检测模块、语音解码驱动模块、振动模块、触摸模块、实时时钟、mcu、存储器、电池、电源管理模块，其中，蓝牙模块、远程通信模块、pwm驱动器、运动检测模块、oled显示模块、语音解码驱动模块、脉率检测模块、振动模块、触摸模块、存储器分别连接至mcu，所述电源管理模块分别连接mcu、oled显示模块、振动模块、pwm驱动器、两个步进电机、存储器、蓝牙模块。
5.较佳的，还包括充电模块和磁吸式充电接口，所述充电模块分别与所述电池、电源管理模块、磁吸式充电接口连接。
6.较佳的，所述运动检测模块为三轴加速度传感器。
7.较佳的，所述三轴加速度传感器采用kx022
‑
1020三轴加速度传感器。
8.较佳的，所述mcu采用nordic52832或者apollo 256芯片。
9.较佳的，所述智能可穿戴监护装置的存储器模块采用p25q16模块。
10.较佳的，所述蓝牙模块采用nordic52832或者da14580。
11.较佳的，所述脉率检测模块采用pah8002ep心率检测模块。
12.较佳的，所述智能可穿戴监护装置的振动模块采用0825l模块。
13.较佳的，所述终端为手机或者pda。
14.较佳的，所述多功能智能可穿戴监护装置的正面采用有机玻璃，所述多功能智能可穿戴监护装置的背面通过卡扣扣紧内嵌密封胶圈固定。
15.较佳的，所述智能可穿戴监护装置的rtc实时时钟由32.768khz晶振及一个rtc纽扣电池组成。
16.较佳的，所述oled显示模块采用智晶光电0.78英寸12896显示屏。
17.实施本实用新型的一种带机械指针，带运动、脉率检测与支付功能的多功能智能可穿戴监护装置，具有以下有益效果：本实用新型通过实时时钟进行计时，保留了电子式时钟精准的特点，同时通过机械式指针指示时间，因而兼具机械式手表的品味与时尚，同时还兼容脉率检测、运动检测、便携式支付、数字多功能显示、日志提醒等多种功能，与现有腕表式可穿戴监护装置中的技术方案相比较，本实用新型具有明显的优越性和可操作性，具有较大的经济效益。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
19.图1是本实用新型的较佳实施例的结构示意图。
20.图2是本实用新型提供的一种mcu最小系统及连接接口电路图。
21.图3是本实用新型提供的一种三轴加速度传感器的电路图。
22.图4是本实用新型提供的一种oled显示模块的电路图。
23.图5是本实用新型提供的一种振动模块的电路图。
24.图6是本实用新型提供的一种pwm驱动器模块的电路图。
25.图7是本实用新型提供的一种flash存储器模块的电路图。
26.图8是本实用新型提供的一种脉率检测模块的电路图。
27.图9是本实用新型提供的一种语音解码驱动模块的电路图。
28.图10是本实用新型提供的一种电压管理及充电模块的电路图。
具体实施方式
29.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
30.需要说明的是，词语“相等”、“相同”“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领
域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
32.为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
33.参考图1，是本实用新型的较佳实施例的结构示意图。
34.参考图2，是本实用新型提供的一种mcu最小系统及连接接口电路图。
35.参考图3，是本实用新型提供的一种三轴加速度传感器的电路图。
36.参考图4，是本实用新型提供的一种oled显示模块的电路图。
37.参考图5，是本实用新型提供的一种振动模块的电路图。
38.参考图6，是本实用新型提供的一种pwm驱动器模块的电路图。
39.参考图7，是本实用新型提供的一种flash存储器模块的电路图。
40.参考图8，是本实用新型提供的一种脉率检测模块的电路图。
41.参考图9，是本实用新型提供的一种语音解码驱动模块的电路图。
42.参考图10，是本实用新型提供的一种电压管理及充电模块的电路图。
43.本多功能智能可穿戴监护装置没有任何旋钮及按键，其正面采用有机玻璃，且具有一个机械时钟显示表盘。本多功能智能可穿戴监护装置背面通过卡扣扣紧内嵌密封胶圈来防水。
44.较佳实施例中，该多功能智能可穿戴监护装置包括用于监护装置和终端之间的数据通信的蓝牙模块、分别用于驱动机械时钟显示的分钟指针和时钟指针的偏转的两个步进电机、用于驱动两个步进电机的pwm驱动器、用于检测人体运动信息的运动检测模块、二维码生成器、oled显示模块、脉率检测模块、振动模块、语音解码驱动模块、触摸模块、实时时钟、mcu、存储器、电池、电源管理模块。优选的，本装置还可以包括充电模块和磁吸式充电接口。
45.其中，所述充电模块分别与所述电池、电源管理模块、磁吸式充电接口连接，蓝牙模块、远程通信模块、pwm驱动器、运动检测模块、语音解码驱动模块、oled显示模块、脉率检测模块、振动模块、触摸模块、存储器分别连接至mcu，所述电源管理模块分别连接mcu、oled显示模块、振动模块、语音解码驱动模块、pwm驱动器、两个步进电机、存储器、蓝牙模块。
46.其中，所述终端为手机或者pda。
47.如图中，两个步进电机为步进电机1、步进电机2。步进电机1、步进电机2分别用于驱动机械时钟显示的分钟指针、时钟指针的偏转,本实施例中步进电机(齿轮箱)采用朗达g20模块。pwm驱动器用来实现对两个步进电机的驱动，从而实现分钟指针、时钟指针的机械偏转。
48.其中，本实施例中mcu采用nrf52832芯片，由于nrf52832芯片为一款功能强大，高度灵活的超低功耗多协议soc微控制处理器，非常适合低功耗蓝牙，ant和2.4ghz超低功耗无线应用，特别适用于可穿戴、便携设备中使用，因此本装置mcu采用nrf52832芯片作为微控制处理芯片，也可采用apollo 256芯片来实现。
49.其中，蓝牙模块用于监护装置与智能手机之间数据的传输，通过蓝牙模块将本装
置检测到并保存在存储器中的运动信息、脉率信号、便携支付信息等发送给手机端app，同时，手机端app经蓝牙模块下发支付二维码数据及时钟校准等信息给本装置，还通过蓝牙将手机端app中设置的日志事件，预约定时信息等发送给监护装置。具体的，较佳实施例中蓝牙模块采用nrf52832芯片内带的超低功耗蓝牙模块，也可采用外扩ti的da14580蓝牙模块。
50.其中，运动检测模块采用kx022
‑
1020三轴加速度传感器，其是一款功耗低、灵敏度高的三轴加速度传感器，其拥有集成fifo/filo缓冲区和多种嵌入式功能，包括轻击检测、设备方向、活动和唤醒算法。且其高达16位分辨率的加速度计输出，让精度更高。输出数据速率(odr)及滤波器可编程，因此，本装置采用三轴加速度传感器kx022
‑
1020来获得用户的原始运动信息，并将上述信息经iic总线送给mcu进行分析和存储。
51.其中，oled显示模块用于显示当前时钟、日期、星期、步伐卡路里、睡眠质量、脉率信号、蓝牙连接状态、支付二维码等信息，其通过触摸模块进行切换和显示不同信息。可以理解的是，关于oled显示模块的显示实现可以参考纯电子手表，此处不再赘述。
52.其中，语音解码驱动模块采用qym6fs模块与80028芯片组合而成，qym6fs模块通过串口与mcu连接，用于mcu将相应指令、命令或语音播报信息进行音频解码，通过80028芯片将qym6fs模块解码后的音频信号进行功率放大，并通过微型扬声器输出音频。
53.其中，充电模块用于给电池进行充电，其充电方式采用磁吸式充电接口，通过磁吸式充电接口从带usb接口的ac
‑
dc变压器获得5v输入电压。通过电源管理模块检测电池电压，并将检测的电压送给mcu进行分析处理，再通过mcu控制电源管理模块，进而控制充电模块给电池充电的电流/电压。在未充电时，通过电源管理模块对本装置进行低功耗智能化供电，从而实现对电池的充放电管理。本装置通过四个触点与磁吸式充电接口在磁场作用下电连接，因磁铁有极性之分，所以通过磁吸式接口充电时，无需区分充电极性，通过磁铁同性相斥、异性相吸的作用力使接触触点自动正确连接。
54.其中，电源管理模块用来对oled显示模块、振动模块、语音解码驱动模块、pwm驱动器、蓝牙模块等进行电能智能化低功耗管理，通过获得电池电能后在mcu控制下进行切断或开启相应模块进行工作或关闭相应模块以达到节省电能的目的。例如当三轴加速度传感器检测到多功能智能可穿戴监护装置接近处于水平摆放时，mcu对三轴加速度传感器进行处理后识别出用户即将有看监护装置的动作，从而通过mcu控制电源管理模块开启oled显示模块的电源，当三轴加速度传感器检测到多功能智能可穿戴监护装置处于非水平或非接近水平时，通过mcu控制电源管理模块切断oled显示模块的供电电压，以及当蓝牙处于未开启状态时，mcu控制电源管理模块切断蓝牙模块的供电电压，直到通过触摸模块选择开启蓝牙，进而使mcu控制电源管理模块，从而实现蓝牙模块的开启，最终实现本装置节能省电的目的。再例如，当多功能智能可穿戴监护装置的机械指针处于静止时，步进电机1、2以及pwm驱动器的电源均处于切断状态，同理，只有当进行蓝牙数据通信时，才通过电源管理模块去开启蓝牙模块的电源，以此来实现本装置低功耗智能化电能管理。
55.优选的，用户还可以通过手机端app给多功能智能可穿戴监护装置设定记事提醒事件，当时间到达事件时间时通过oled显示模块及振动模块进行提醒；还可在用户手机来电后，通过蓝牙将来电信息发送给多功能智能可穿戴监护装置，进而通过oled显示模块及振动模块进行来电提醒，还可通过语音解码驱动模块进行语音解析及语音事件播报。
56.本实施例的脉率检测第原理是：本装置通过反射式方法来对手腕表面脉搏波进行
检测，其通过发射驱动两路660nm和940nm的红光及近红外光交互照射手腕表面，并通过接收红光及近红外光反射回来的光照强度，根据朗伯比尔定律(lambert)获得手腕脉率值。
57.本实施例的机械时钟显示原理是：mcu根据秒钟计数器是否达到60以及分钟计数器是否达到12来控制步进电机做出相应的旋转(顺时针转动一格即3度)，或者在时钟校准过程中，通过mcu计算旋转的角度和旋转方向，从而通过mcu发出pwm波来控制步进电机做出相应步长的旋转。具体的，实时时钟用来在多功能智能可穿戴监护装置断电或低电压时仍然保留当前时钟信息，mcu控制32.768khz的实时时钟产生1秒的时延信号，并通过mcu对生成的时延信号进行计数，每当计算器满60后，mcu将产生一个中断信号，mcu产生一个pwm波来控制pwm驱动器，使其产生一个顺时针3
°
步长的步进信号，并作用于步进电机使其旋转到下一分钟位置，同时，再对分钟数进行计数，当分钟数的计数器满12后，mcu将产生一个中断信号，mcu产生一个pwm波来控制pwm驱动器，使时钟指针产生一个顺时针3
°
步长的步进信号，并作用于步进电机使其旋转到下一位置，时钟每转动5次为1小时(12
×
5)。
58.本实施例运动检测原理是：手机端app通过设定每日运动量(每日运动步伐)，并通过蓝牙模块发送给mcu，mcu接收到设定的每日运动量信息后保存在存储器中，同时mcu通过检测三轴加速度传感器接收到的人体运动信息，计算出人体当前运动步伐数占设定步伐数的百分比，并通过oled显示模块将上述信号显示出来，由于数据量较多，通过触摸模块去选择需要显示的数据，然后通过mcu控制oled显示模块，显示当前运动量百分比，从而提醒用户当前已完成的运动量。
59.本实施例的小额支付原理是：本装置通过手机端app经蓝牙给本装置发送小额金额的支付二维码数据，mcu接收到上述数据后结合装置本身的id和时钟数据，在二维码生成器中自动再生成一个包括有小额支付授权的二维码，并将二维码加密发送给mcu，然后mcu解析后通过oled显示模块对小额支付二维码进行显示，供用户支付时使用，用户通过自动售货机购买物品时，只需通过触摸模块选择支付选项，然后通过自动售货机二维码扫描模块扫描本装置液晶显示屏上显示的小额支付二维码。一般情况下，小额二维码支付金额限定为200元，也可通过用户自定义。并通过振动模块提醒用户二维码已生成，请靠近自动售货机进行扫描支付，并通过不同的振动次数和模式来区分提醒方式，比如振动1次提醒支付开始，振动2次表示支付已成功，可移开多功能智能可穿戴监护装置，oled显示模块随后显示消费金额和余额信息。
60.需要说明的是，关于支付的软件方法采用的是现有算法原理，本实用新型关于小额支付部分的重点在于将二维码生成器、oled显示模块、振动模块的结构整合到多功能智能可穿戴监护装置中，实现二维码在多功能智能可穿戴监护装置中的显示，并通过整合到多功能智能可穿戴监护装置中的振动模块和oled显示模块进行提醒，因此本实用新型无需依赖对算法的改进。
61.本实施例的日期、星期、时钟设置原理是：将手机蓝牙打开，并将手机放在多功能智能可穿戴监护装置正上方附近，通过手机端相应的app对多功能智能可穿戴监护装置的日期及星期进行自动设定以及对多功能智能可穿戴监护装置的时钟进行时间设定，所设定的时间和日期为手机系统自带当前同步信息。设定时间后，手机端将会通过蓝牙给多功能智能可穿戴监护装置发送时间设定指令，分别通过手机调节多功能智能可穿戴监护装置的时钟和分钟，使其均指向12点(0点)后，通过手机端给多功能智能可穿戴监护装置中mcu发
送时钟同步数据后，多功能智能可穿戴监护装置中mcu将会对同步数据进行解析，通过对设定时间的分析，优选出旋转方向(正转还是反转)，并计算出时钟/分钟需要转动的角度，并通过mcu产生pwm波来控制pwm驱动器产生旋转脉冲，并通过pwm驱动器来控制步进电机旋转，从而实现根据接收到的同步信号自动设置多功能智能可穿戴监护装置的时钟和分钟到指定位置的功能。
62.综上所述，实施本实用新型的带机械指针、带运动、脉率检测与支付功能的多功能智能可穿戴监护装置，具有以下有益效果：本实用新型通过实时时钟进行计时，保留了电子式时钟精准的特点，同时通过机械式指针指示时间，因而兼具机械式时钟的品味与时尚，同时还兼容运动检测、脉率检测、便携式支付、低功耗电源管理、数字多功能显示等多种功能，与现有技术方案相比较，本实用新型具有明显的优越性和可操作性，具有较大的经济效益。
63.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。