一種支持藍牙連接的計步器裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種支持藍牙連接的計步器裝置，包括采樣模塊、藍牙模塊、顯示模塊和主控模塊；采樣模塊，通過I2C接口與主控模塊連接，用于按照預設的采樣頻率對運動狀態進行采樣；藍牙模塊，通過USART接口與主控模塊連接，用于與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸；顯示模塊，通過SPI接口與主控模塊連接，用于顯示當前計步數據、時間和電量信息；主控模塊，用于對采樣數據進行處理，將處理后的計步數據通過顯示模塊進行顯示并通過藍牙模塊與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸。本發明提供的一種支持藍牙連接的計步器裝置，提高了計步器的精確度、延長使用壽命，通過藍牙模塊同步手機應用簡化了計步器的設置同時方便了計步數據的管理與維護。
【專利說明】一種支持藍牙連接的計步器裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及便攜電子設備【技術領域】，尤其涉及一種支持藍牙連接的計步器裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]現代社會人們生活節奏加快、缺乏鍛煉、工作學習壓力加大，使人們不自覺地進入“亞健康”狀態，特別是隨著步入老年社會，人們越來越關注身體的健康。如何監測人群的日常健康狀況成為一個關鍵的技術問題。隨著傳感器技術和可穿戴技術的發展，構建人群健康監測網絡的需求越來越迫切，其中，圍繞個人的運動計步器越來越受到重視。人們每天的運動鍛煉情況可以利用計步器進行追蹤，通過設定鍛煉目標，達成每天的能量消耗，以實現攝入平衡，保持身體狀態。
[0003]目前市場上存在很多品牌的計步器，通過比較和分析，主要存在以下一些問題:計步精度參差不齊，不能很好地區分特殊情況的小動作與正常鍛煉，反應過于靈敏，計步精度較差；能耗控制差別較大，有些計步器利用紐扣電池，使用壽命短，需要定期更換；設置功能過于復雜，不適用于老人、小孩等人群；有些計步器只能計步，不支持其他輔助模式和數據管理，有些計步器僅可以利用USB接口上傳數據，因而計步數據的長期管理并不方便。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是如何解決現有技術中計步器存在的計步精度差、使用壽命短、設置復雜以及數據管理不方便的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提出了一種支持藍牙連接的計步器裝置，包括采樣模塊、藍牙模塊、顯示模塊和主控模塊；
[0006]采樣模塊，通過I2C接口與主控模塊連接，用于按照預設的采樣頻率對運動狀態進行采樣；
[0007]藍牙模塊，通過USART接口與主控模塊連接，用于與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸；
[0008]顯示模塊，通過SPI接口與主控模塊連接，用于顯示當前計步數據、時間和電量信息；
[0009]主控模塊，用于對所述采樣模塊獲取的采樣數據進行處理，將處理后的計步數據通過所述顯示模塊進行顯示并通過所述藍牙模塊與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸。
[0010]優選地，所述采樣模塊為三維加速度傳感器，用于按照預設的采樣頻率對當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上進行加速度采樣。
[0011 ] 優選地，所述顯示模塊為OLED顯示屏。
[0012]優選地,所述主控模塊包括初始化單元、監測單元、計算單元、判斷單元和計步單元;
[0013]初始化單元，用于初始化設置所述三維加速度傳感器的量程、采樣頻率、啟動閾值、時間窗口 ；[0014]監測單元，用于實時監測用戶的運動；
[0015]計算單元，用于根據所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上的加速度計算加速度均方根；
[0016]判斷單元，用于根據所述計算單元的計算結果判定當前運動的有效性，所述判斷單元還用于根據所述時間窗口內的初始運動狀態判斷是否開始進行累計計步；
[0017]計步單元，用于對有效運動進行累計計步。
[0018]優選地，所述主控模塊還包括同步模塊，用于通過所述藍牙模塊同步手機應用的設置到計步器裝置。
[0019]優選地，所述監測單元包括運動監測單元和睡眠監測單元；
[0020]運動監測單元，用于監測用戶是否進行運動；
[0021]睡眠監測單元，用于根據預先設定的睡眠模式學習監測用戶的睡眠狀態。
[0022]優選地，所述支持藍牙功能的設備包括支持藍牙功能的手機、電腦或其他支持藍牙功能的電子設備。
[0023]優選地，所述裝置還包括電源模塊，用于為裝置中的其他模塊提供電源。
[0024]優選地，所述電源模塊包括:
[0025]聚合物鋰電池，用于為裝置中的其他模塊提供電源；
[0026]充電電路，用于在需要時為所述聚合物鋰電池進行充電；
[0027]穩壓器，用于控制所述聚合物鋰電池的輸出電壓為3.3V。
[0028]優選地，所述充電電路通過USB接口進行充電。
[0029]通過采用本發明提出的一種支持藍牙連接的計步器裝置，通過藍牙模塊同步手機應用簡化了計步器的設置同時方便了計步數據的管理與維護，實現長期的健康數據采集、管理、分析和指導服務。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1:是本發明一種支持藍牙連接的計步器裝置的模塊圖；
[0032]圖2:是本發明實施例中主控模塊的模塊圖；
[0033]圖3:是本發明實施例中計步算法的實現流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0035]本發明實施例中提出了一種支持藍牙連接的計步器裝置，如圖1所示，包括:采樣模塊1、藍牙模塊2、顯示模塊3和主控模塊4 ；[0036]采樣模塊1，通過I2C接口與主控模塊連接，用于按照預設的采樣頻率對運動狀態進行采樣；
[0037]藍牙模塊2，通過USART接口與主控模塊連接，用于與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸；
[0038]顯示模塊3，通過SPI接口與主控模塊連接，用于顯示當前計步數據、時間和電量
信息；
[0039]主控模塊4，用于對所述采樣模塊獲取的采樣數據進行處理，將處理后的計步數據通過所述顯示模塊進行顯示并通過所述藍牙模塊與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸。
[0040]優選地，所述采樣模塊為三維加速度傳感器，用于按照預設的采樣頻率對當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上進行加速度采樣。
[0041 ] 優選地，所述顯示模塊為OLED顯示屏。
[0042]本發明實施例中公開一種支持藍牙連接的計步器裝置，該裝置的采樣模塊由三維加速度傳感器實現，主控模塊采用主控芯片實現，主控芯片與三維加速度傳感器通過I2C接口連接，系統按固定的采樣頻率對三維加速度傳感器的三個維度進行采樣并進行處理，比如采樣頻率50Hz，加速度傳感器的量程為±4g，這些參數可以根據需求調整。
[0043]本發明實施例中顯示模塊采用OLED顯示屏，用于顯示當前的時間，剩余電量和當前步數等信息，顯示屏上設有屏幕顯示按鍵，用于控制顯示內容、開關藍牙和切換模式，單擊顯示按鍵可以查看更多信息、雙擊顯示按鍵可以開關藍牙功能、長按顯示按鍵可以切換到晚間睡眠監測模式。而且OLED顯示屏通過SPI接口與主控模塊連接，該顯示屏控制簡單，可以提供清晰的數據顯示。為了方便老年人閱讀，本實施例提出的計步器還可以通過“搖一搖”的簡單動作來放大字體。
[0044]能耗控制是可穿戴便攜設備的關鍵指標，本發明實施例提供的計步器裝置，為實現能耗控制，本發明實施例中計步器裝置的主控模塊定義了 4種類型的中斷處理，包括時間中斷、按鍵中斷、運動中斷和串口中斷。
[0045]閑置狀態下，計步器裝置處于睡眠或待機狀態，這時功耗最低，正常使用時轉入工作狀態。為了增加待機時間，本發明定義了各種策略來控制能耗:1)顯示屏等待6秒就會自動關閉；2)藍牙模塊可以開關控制，待機時處于低功耗狀態；3)傳感器采樣頻率和處理間隔會自適應調整，能有效降低能耗；4)工作狀態的設備如果閑置10秒，所有電子元件將自動轉入睡眠或待機狀態。
[0046]時間中斷定時自動觸發，這時會更新當前時間，然后返回。如果用戶按下屏幕顯示按鍵，這時觸發按鍵中斷，顯示屏會顯示當前的時間，剩余電量和當前步數等信息。單擊顯示按鍵可以查看更多信息，比如走過的距離和消耗的卡路里；雙擊顯示按鍵可以開關藍牙功能，顯示屏下方有綠色指示燈閃爍提示；長按顯示按鍵可以切換到晚間睡眠監測模式。
[0047]優選地,所述主控模塊4,如圖2所示,包括初始化單元41、監測單元42、計算單元43、判斷單元44和計步單元45 ；
[0048]初始化單元41，用于初始化設置所述三維加速度傳感器的量程、采樣頻率、啟動閾值、時間窗口 ；
[0049]監測單元42，用于實時監測用戶的運動；
[0050]計算單元43，用于根據所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上的加速度計算加速度均方根；
[0051]判斷單元44，用于根據所述計算單元的計算結果判定當前運動的有效性，所述判斷單元還用于根據所述時間窗口內的初始運動狀態判斷是否開始進行累計計步；
[0052]計步單元45，用于對有效運動進行累計計步。
[0053]為了提高計步精度，首先需要過濾不正常運動情況，比如身體輕微晃動和調整。本發明實施例先設置啟動閾值，比如Ig的加速度。在監測到運動后，在時間窗口內，前幾步處于待定狀態，如果之后的運動狀態保持穩定，開始正常監測。
[0054]本發明實施例中計步器裝置實現高精度計步的具體流程，如圖3所示，根據所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上的加速度計算加速度均方根。
[0055]在三個維度上加速度的均方根(Root Mean Square)計算公式如下,其中X、Y、Z分別表示三個維度上的加速度:
[0056]
【權利要求】
1.一種支持藍牙連接的計步器裝置，其特征在于，包括采樣模塊、藍牙模塊、顯示模塊和主控模塊； 采樣模塊，通過I2C接口與主控模塊連接，用于按照預設的采樣頻率對運動狀態進行采樣； 藍牙模塊，通過USART接口與主控模塊連接，用于與支持藍牙功能的設備進行數據傳輸; 顯示模塊，通過SPI接口與主控模塊連接，用于顯示當前計步數據、時間和電量信息； 主控模塊，用于對所述采樣模塊獲取的采樣數據進行處理，將處理后的計步數據通過所述顯示模塊進行顯示并通過所述藍牙模塊傳輸到支持藍牙功能的設備進行數據管理。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述采樣模塊為三維加速度傳感器，用于按照預設的采樣頻率對當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上進行加速度采樣。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述顯示模塊為OLED顯示屏。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述主控模塊包括初始化單元、監測單元、計算單元、判斷單元和計步單元； 初始化單元，用于初始化設置所述三維加速度傳感器的量程、采樣頻率、啟動閾值、時間窗口 ； 監測單元，用于實時監測用戶的運動； 計算單元，用于根據所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態在所述三維加速度傳感器的三個維度上的加速度計算加速度均方根； 判斷單元，用于根據所述計算單元的計算結果判定當前運動的有效性，所述判斷單元還用于根據所述時間窗口內的初始運動狀態判斷是否開始進行累計計步； 計步單元，用于對有效運動進行累計計步。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述主控模塊還包括同步模塊，用于通過所述藍牙模塊同步手機應用的設置到計步器裝置。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述監測單元包括運動監測單元和睡眠監測單元； 運動監測單元，用于監測用戶是否進行運動； 睡眠監測單元，用于根據預先設定的睡眠模式學習監測用戶的睡眠狀態。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支持藍牙功能的設備包括支持藍牙功能的手機、電腦或其他支持藍牙功能的電子設備。
8.根據權利要求1-7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括電源模塊，用于為裝置中的其他模塊提供電源。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述電源模塊包括: 聚合物鋰電池，用于為裝置中的其他模塊提供電源； 充電電路，用于在需要時為所述聚合物鋰電池進行充電； 穩壓器，用于控制所述聚合物鋰電池的輸出電壓為3.3V。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述充電電路通過USB接口進行充電。
【文檔編號】G01C22/00GK103791915SQ201410049219
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】邢春曉, 曾春, 盛明, 李毅, 張勇, 李超 申請人:清華大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
