一种基于低功耗蓝牙的健康智能手表的制作方法

本实用新型涉及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种基于低功耗蓝牙的健康智能手表。

背景技术：

物联网技术和可穿戴技术的发展以及人们对身体健康的日益关注，使得健康智能手表备受关注，在可穿戴领域占有一席之地。智能手表已经进入日常生活中，为用户提供日常保健数据。现在智能手表技术属于快速发展期，各个大公司也在不断创新技术争取研发新的智能健康手表，小企业和个人也在加大力度的研制自己的智能手表。但是，传统智能手表还存在如下不足：一、结构复杂，价格昂贵，功能单一，无法满足用户多样化需求；二、人机交互效果差，显示不友好，充电不便捷；三、待机仍然消耗电量，功耗高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于通过一种基于低功耗蓝牙的健康智能手表，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于低功耗蓝牙的健康智能手表，其包括USB充电电路、电源电路、主控蓝牙芯片、心率检测电路、微控制器、体温检测电路、运动检测电路以及显示电路；所述USB充电电路与电源电路连接；所述电源电路连接主控芯片，所述电源电路包括可充电电池和稳压电路，所述可充电电池连接稳压电路，所述稳压电路包括误差放大电路、相位补偿电路以及参考电压源电路；所述心率检测电路通过I2C总线连接微控制器，所述微控制器通过串口连接主控蓝牙芯片；所述体温检测电路通过Smbus总线连接微控制器；所述运动检测电路通过串行外设接口(SPI)连接主控蓝牙芯片；所述显示电路与主控蓝牙芯片连接。

特别地，所述稳压电路选用XC6221稳压电路；所述主控蓝牙芯片选用CC2541蓝牙芯片。

特别地，所述心率检测电路选用ePL2197心率传感器；所述微控制器包括巴特沃斯带通滤波器。

特别地，所述微控制器选用LPC1114单片机；所述体温检测电路选用mlx90615红外测量温度计。

特别地，所述运动检测电路采用LIS3DH加速度传感器；所述显示电路采用OLED液晶显示屏。

本实用新型提出的基于低功耗蓝牙的健康智能手表通过心率检测电路、体温检测电路、运动检测电路实时检测人体的心率、体温、运动数据，并输出给显示电路显示；且主控蓝牙芯片、运动检测电路、心率检测电路均采用低功耗器件，在不运动或不测量时，手表进入空闲状体，降低了功耗，提高了手表续航时间，通过USB充电电路对可充电电池充电，且能提供充电保护，充电方便快捷；微控制器采用巴特沃斯带通滤波器及峰值检测，提高了测量精度，降低了误差。本实用新型结构简单，易于操作，显示电路采用OLED液晶显示屏，人机交互效果好。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于低功耗蓝牙的健康智能手表结构图；

图2为本实用新型实施例提供的USB充电电路结构图；

图3为本实用新型实施例提供的显示电路结构图。

具体实施方式

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较佳实施例。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理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1所示，图1为本实用新型实施例提供的基于低功耗蓝牙的健康智能手表结构图。

本实施例中基于低功耗蓝牙的健康智能手表100具体包括USB充电电路101、电源电路102、主控蓝牙芯片103、心率检测电路104、微控制器105、体温检测电路106、运动检测电路107以及显示电路108；所述USB充电电路101与电源电路102连接；所述电源电路102连接主控芯片，所述电源电路102包括可充电电池和稳压电路，所述可充电电池连接稳压电路，所述稳压电路包括误差放大电路、相位补偿电路以及参考电压源电路；所述心率检测电路104通过I2C总线连接微控制器105，所述微控制器105通过串口连接主控蓝牙芯片103；所述体温检测电路106通过Smbus总线连接微控制器105；所述运动检测电路107通过串行外设接口(SPI)连接主控蓝牙芯片103；所述显示电路108与主控蓝牙芯片103连接。

具体的，如图2所示，图2为本实施例中USB充电电路101的电路结构图，图中U8为ME6216稳压芯片，U9为SE9016充电芯片。在本实施例中所述稳压电路选用XC6221稳压电路，由特瑞仕半导体(TOREX)公司生产。该稳压电路具有高精度、低噪音、高速度和兼容低ESR电容等特点，采用CMOS生产工艺的低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)。内部集成了误差放大电路、相位补偿电路以及参考电压源电路。能对整个系统起到很好的保护作用。

在本实施例中所述主控蓝牙芯片103选用CC2541蓝牙芯片，由TI公司生产。CC2541蓝牙芯片是蓝牙低功耗和2.4GHz功率优化的真正片载系统(SoC)。CC2541蓝牙芯片拥有增强型的8051MCU、8KBRAM等诸多外设。作为本实用新型的主控模块，并且可以通过该模块与其他蓝牙设备连接，如手机等等。

所述心率检测电路104选用ePL2197心率传感器，由义明科技股份有限公司(EMINENT)生产。ePL2197心率传感器是高度集成脉冲计模块，可以获取人体光电容积脉搏波(PPG)，它使用光电容积脉搏波反射法测量人的心脏跳动。该模块集成接收机和发射机芯片，还有I2C模块、输出引脚和内置绿色LED灯。接收部分中内置的光敏二极管和低噪声前置放大器以及模数转换器。发射部分包括可编程电流驱动源与I2C接口配置，它可用于可穿戴设备。所述微控制器105包括巴特沃斯带通滤波器。巴特沃斯带通滤波器属于对数字滤波器的改进。数字滤波器的输入和输出均为数字信号，通过对输入数据的处理达到改变输入信号频率的滤波器，数字滤波器和模拟滤波器只是在形式和实现滤波方法上不同，其他方面差别不大。由于数字滤波器通过数据运算达到滤波的目的，所以数字滤波有着精度高、成本低、稳定性强和不存在阻抗匹配等优点，被广泛运用在数字信号处理领域。巴特沃斯滤波器的最主要特点是通频带内频率响应最平滑，为了有效的抑制高频噪声，采用巴特沃斯带通滤波器进行滤波。巴特沃斯带通滤波器设计指标：通带频率0.8～2hz，阻带上限频率4hz,阻带下限频率0.6hz，通带衰减最大0.5dB，阻带最小衰减40dB，采样频率25hz。

在本实施例中所述微控制器105选用LPC1114单片机，由恩智浦半导体公司(NXP Semiconductors)生产；LPC1114单片机是基于ARM CoRtex-M0的微控制器，低功耗且集成度高，CPU的工作频率高达50MHz，外设丰富，在该智能手表中控制体度检测电路106和心率检测电路104。心率测量过程如下：初始化ePL2197心率传感器；连续读取PPG信号数据；巴特沃斯带通滤波器进行滤波处理；峰值检测；时间窗口函数去除伪峰；得到峰值；换算出心率；显示电路108显示心率数据。时间窗口峰值检测技术扼要介绍如下：为了找到有效的极大值，设定了一种时间窗口函数，滤除伪峰值。对于所有找到的极大值看是否位于时间T1-T2之间，如果位于T1-T2之间则保留极大值，否则清除。

所述体温检测电路106选用mlx90615红外测量温度计，由迈来芯公司(melexis)生产。mlx90615红外测量温度计内置有两颗芯片，分别是红外热电探测器和信号处理ASSP MLX90325。红外测量温度计由于集成了16位ADC、强大的DSP数字信号处理单元和低噪声放大器，精度达到医用标准，读数精度可以达到0.02℃。在mlx90615红外测量温度计获得温度数据后，采用巴特沃斯滤波器去除干扰，设定算法使其输出稳定的温度，再将温度根据经验公式转换成腋下体温，输出体温到显示电路108。

所述运动检测电路107采用LIS3DH加速度传感器，由意法半导体(STMicroelectronics)生产。LIS3DH加速度传感器是三轴高分辨率且能耗低的高性能加速度传感器，拥有一个FIFO的存储区快，一个16位的数字输出装置，且内部还有一个温度传感器。LIS3DH加速度传感器的计步原理是CC2541蓝牙芯片通过SPI控制和获得加速度传感器LIS3DH的三个方向上的加速度信号，用波峰检测算法计算出步数，通过CC2541蓝牙芯片可以将数据与蓝牙4.0的设备实现数据传输。本实用新型基于低功耗蓝牙的健康智能手表100根据三轴加速度读取的数据可以实时的捕捉到三个方向的加速度，通过阈值设定获取抬臂状态，经过滑动平均滤波和时间窗口滤波得到有效极大值，最终实现准确计步的功能。具体过程如下：LIS3DH加速度传感器初始化；读取三轴加速度数据；判断是否抬臂，若未抬臂清除数据；若抬臂则取加速度数据平方和；对数据进行第一次滑动平均滤波；对滤波后的数据进行第二次滑动滤波；判断是否用于处于静止状态，若是则进入低速运动模式，若否则进入快速运动模式；有效极大值的获取；判断6s内是否有步数的累积，若否则清除数据，若是则继续计步。

所述显示电路108采用OLED液晶显示屏。如图3所示，图3为本实施例中显示电路108结构图，图中U1为驱动膜。OLED液晶显示屏为0.96寸的OLED液晶显示屏，由128*64点阵组成，SS1306作为驱动模块，采用稳压芯片，支持宽范围供电3.3V～5.0V，4线I2C接口。其特点是设置方便、体积小、能耗低、全视角、超博、高对比度和阳光下可见等特点。在本实施例中选用显示电路108采用晶门科技有限公司(Solomon-Systech)生产的OLED液晶显示屏。

本实用新型的技术方案通过心率检测电路104、体温检测电路106、运动检测电路107实时检测人体的心率、体温、运动数据，并输出给显示电路108显示；且主控蓝牙芯片103、运动检测电路107、心率检测电路104均采用低功耗器件，在不运动或不测量时，手表进入空闲状体，降低了功耗，提高了手表续航时间，通过USB充电电路101对可充电电池充电，充电方便快捷；微控制器105采用巴特沃斯带通滤波器及峰值检测，提高了测量精度，降低了误差。本实用新型结构简单，易于操作，显示电路108采用OLED液晶显示屏，人机交互效果好。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。