CN104000570B

CN104000570B - 一种智能穿戴设备

Info

Publication number: CN104000570B
Application number: CN201410212830.0A
Authority: CN
Inventors: 任锐
Original assignee: Individual
Current assignee: Dongguan City Amperex Technology Ltd Anson
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN104000570A

Abstract

本发明公开了一种智能穿戴设备，包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元；中央处理单元通过收集GPS定位模块的时钟信号和本地时钟的时钟信号，以GPS定位模块的时钟信号为标准来控制本地时钟进行同步校正；根据传感器模块所测穿戴者的身体检测数据或本地时钟的定时日历，来控制音频模块输出相关的提示语言或者播放相关的音频。本发明可以自动提醒穿戴者的自身身体状况和播放出相应的音频来调整穿戴者的心情。

Description

一种智能穿戴设备

技术领域

本发明涉及电子设备领域，特别是一种智能穿戴设备。

背景技术

“穿戴式智能设备”是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。

而广义的穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能，例如智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。随着技术的进步以及用户需求的变迁，可穿戴式智能设备的形态与应用热点也在不断的变化。

穿戴式技术在国际计算机学术界和工业界一直都备受关注，只不过由于造价成本高和技术复杂，很多相关设备仅仅停留在概念领域。随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向商用化，新式穿戴式设备不断传出，谷歌、苹果、微软、索尼、奥林巴斯等诸多科技公司也都开始在这个全新的领域深入探索。

智能手环是新兴起的一个科技领域，它可以跟踪用户的日常活动、睡眠情况和饮食习惯等，并可将数据与iOS、Android设备同步，帮助用户了解和改善自己的健康状况。虽然智能手环的功能强大，但是对于某些特定群体来说（例如：佛教徒或伊斯兰教徒），并没有专门针对该特定群体提供专业功能的智能手环，普通的智能手环也没有能根据穿戴者人体状况能自动播放相应的音频的功能。一般都智能手环的硬件都比较简单，单个处理器要处理多个模块的数据，工作不稳定，而且一般都是通过USB接头来进行数据的传输，也有使用蓝牙来进行传输的，不过蓝牙传输的速度比较慢，如果要通过wifi来进行传输，侧设备的发热量会升高，再有蓝牙成本比较贵而且芯片的大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、信息安全得不到保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能根据日历定时提醒和根据穿戴者自身的情况在自动播放音频的智能穿戴设备。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种智能穿戴设备，包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；所述中央处理单元内设有本地时钟，所述中央处理单元通过收集GPS定位模块的时钟信号和本地时钟的时钟信号，以GPS定位模块的时钟信号为标准来控制所述本地时钟进行同步校正；所述音频模块储存有提示语音和音频，所述传感器模块通过将检测穿戴者身体状况的相关检测数值后传输给中央处理单元后，由中央处理单元读取其寄存的本地数据来进行对比并得出相应的控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的音频并播放；所述本地时钟中储存有定时日历，当到达预定时间，所述本地时钟请求中央处理单元发送控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的提示语音并播放；通过所述无线通信模块与外部的无线通信设备连接进行数据传输。

上述技术方案中，所述传感器模块包括温度传感器、血压传感器和脉搏传感器，所述温度传感器、血压传感器和脉搏传感器分别与所述中央处理器电连接。

上述技术方案中，所述定时日历为佛历或伊斯兰历，所述音频为佛经或伊斯兰经。

上述技术方案中，所述中央处理单元中预设某地点的经纬度，所述GPS定位模块会一直与GPS卫星保持连线并实时将当前位置的经纬度数据传输给所述中央处理单元并与预设好的经纬度数据进行配对，当配对一致后，就会通过所述音频模块自动播放与该地点相对应的音频。

一种智能穿戴设备，包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；所述无线通信模块包括并行连接的NFC芯片和MCU处理器，所述MCU处理器与所述中央处理单元电连接；所述传感器模块包括温度传感器、血压传感器和脉搏传感器，所述温度传感器、血压传感器和脉搏传感器分别与所述中央处理器电连接。

上述技术方案中，所述中央处理单元包括单片机和I²C芯片，该单片机采用STC89C芯片；所述单片机的P36~P37与I²C芯片的SCL和SDA引脚电连接，所述单片机的P32~P35连接有四个控制按键，所述单片机的P10与RST引脚之间串接有LED灯和重置按键，所述单片机的P14引脚与所述传感器模块电连接，所述单片机的引脚32~39与显示模块电连接,所述单片机的P15~P17与所述电源模块电连接。

上述技术方案中，所述NFC芯片采用TRF7970A芯片，所述无线通信模块还包括晶体振荡器和无线接收器；所述NFC芯片的I/O0~I/O7引脚与所述MCU处理器电连接；所述晶体振荡器的两端分别与该NFC芯片的OSC_IN引脚和OSC_OUT引脚连接，所述NFC芯片的TX引脚通过带阻滤波器和陷波器与两无线接收器连接。

上述技术方案中，所述音频模块包括ISD1700芯片、LED灯、麦克风、扬声器和六个控制按键，所述LED灯、麦克风、扬声器和六个控制按键分别于ISD1700芯片电连接，所述麦克风与ISD1700芯片之间设有滤波电容；所述ISD1700芯片的引脚4~7分别与所述中央处理单元电连接。

上述技术方案中，所述GPS定位模块包括GPS芯片，该GPS芯片与所述中央处理单元的RXD引脚和TXD引脚电连接。

本发明的有益效果是：由于本发明的智能穿戴设备，包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；所述中央处理单元通过收集GPS定位模块的时钟信号和本地时钟的时钟信号，以GPS定位模块的时钟信号为标准来控制所述本地时钟进行同步校正；所述音频模块储存有提示语音和音频，所述传感器模块通过将检测穿戴者身体状况的相关检测数值后传输给中央处理单元后，由中央处理单元读取其寄存的本地数据来进行对比并得出相应的控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的音频并播放；所述本地时钟中储存有定时日历，当到达预定时间，所述本地时钟请求中央处理单元发送控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的提示语音并播放；通过所述无线通信模块与外部的无线通信设备连接进行数据传输。因此穿戴者在穿戴本发明的时候，能够根据日历在特定的时间对穿戴者进行提醒，通过传感器模块对穿戴者的身体状况进行多数据的检测，再根据中央处理单元中储存的关于身体状况的本地数据来进行测量数据的分析后得出控制信号，能够自动播放与该控制信号相对应的音频。其中无线通信模块包括并行连接的NFC芯片和MCU处理器，使本发明能够实现无线、低功耗和高传输速率的功能，该MCU处理器作为本发明的储存器储存数据以及对数据进行编码和解码；而中央处理单元则作为交换数据的中心协调各模块之间的信号及数据传输。通过增加传感器模块实现对人体进行体温、血压和脉搏的检测，可以通过音频模块和显示模块体现出来。

附图说明

图1是本发明智能穿戴设备的原理方框图；

图2是本发明的中央处理单元的电路原理图；

图3是本发明的音频模块的电路原理图；

图4是本发明的无线通信模块中NFC芯片的电路原理图；

图5是本发明的无线通信模块中MCU处理器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种智能穿戴设备，包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；中央处理单元内设有本地时钟功能，所述中央处理单元通过收集GPS定位模块的时钟信号和本地时钟的时钟信号，以GPS定位模块的时钟信号为标准来控制所述本地时钟进行同步校正；所述音频模块储存有提示语音和音频，所述传感器模块通过将检测穿戴者身体状况的相关检测数值后传输给中央处理单元后，由中央处理单元读取其寄存的本地数据来进行对比并得出相应的控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的音频并播放；所述本地时钟中储存有定时日历，当到达某个时间，所述本地时钟请求中央处理单元发送控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的提示语音并播放；通过所述无线通信模块与外部的无线通信设备连接进行数据传输。其中，电源模块为聚合物电池，还这有充电接口，可以通过USB等连接线进行充电。

其中，常规时钟频率产生方法可以是晶体、铷钟等。但晶体会老化，易受外界环境变化影响，长期的精度漂移影响；原子钟长期使用后也会产生偏差，需要定时校准。而GPS系统由于其工作特性的需要，定期对自身时钟系统进行修正，所以其自身时钟系统长期稳定，具有对外界物理因素变化不敏感特性。晶体或铷钟以GPS为长期参考，可以获得低成本、高性能的基准时钟。本发明通过GPS定位模块获取GPS的时钟信号来同步校正本地时钟，使本地时钟能都保持准确性，能够在准确的预约时间点作出相应的提示和播放音频。

其中，还包括与所述中央处理单元电连接的显示模块，该显示模块为触摸显示屏。

其中，所述音频模块包括扬声器和音频处理器，音频处理器用于对提示语音和音频信号进行编码与解码，并将处理后的音频信号传送到扬声器进行播放。

其中，所述中央处理单元中预设某地点的经纬度，所述GPS定位模块会一直与GPS卫星保持连线并实时将当前位置的经纬度数据传输给所述中央处理单元并与预设好的经纬度数据进行配对，当配对一致后，就会通过所述音频模块自动播放与该地点相对应的音频。

一种智能穿戴设备，包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；所述无线通信模块包括并行连接的NFC芯片和MCU处理器，所述MCU处理器与所述中央处理单元电连接；所述传感器模块包括温度传感器、血压传感器和脉搏传感器，所述温度传感器、血压传感器和脉搏传感器分别与所述中央处理器电连接。温度传感器对穿戴者的体表温度进行测量得出温度值，血压传感器对穿戴者的血压进行测量得出血压值，脉搏传感器对穿戴者手上的脉搏进行测量得出脉搏值，传感器模块通过将温度值、血压值和脉搏值传送在中央处理单元中进行分析。

其中，所述中央处理单元包括单片机和I²C芯片，该单片机采用STC89C芯片；所述单片机的P36~P37与I²C芯片的SCL和SDA引脚电连接，所述单片机的P32~P35连接有四个控制按键，所述单片机的P10与RST引脚串接有LED灯和重置按键S11，所述单片机的P14引脚与所述传感器模块电连接，所述单片机的引脚32~39与显示模块电连接,所述单片机的P15~P17与所述电源模块电连接。该LED灯与重置按键之间串接有电阻R5，P32~P37分别通过电阻R7~R12串联于电阻R5与重置按键S11之间，引脚XTAL1~XTAL2分别连接晶体振荡器Y1的两端。其中该I²C芯片采用24LC16B芯片，引脚WP、A0~A2接地。该重置按键S11两端并联一电解电容。

其中，所述NFC芯片采用TRF7970A芯片，所述无线通信模块还包括晶体振荡器和无线接收器；所述NFC芯片的I/O0~I/O7引脚与所述MCU处理器电连接；所述晶体振荡器的两端分别与该NFC芯片的OSC_IN引脚和OSC_OUT引脚连接，所述NFC芯片的TX引脚依次通过带阻滤波器和陷波器与两无线接收器（M1、M2）连接。该带阻滤波器为由两并联的电容再串联一电感组成，该陷波器由一电感与一电容并联组成。在无线接收器与带阻滤波器之间还连接有多个接地的电容，用于将低频信号都滤掉。NFC芯片是接受和发送高频信号。上述的MCU处理器采用MSP430系列的F230X0芯片，其引脚26~33与NFC芯片的I/O0~I/O7连接，实现并行传输；该MCU处理器的P3.4和P3.5分别与中央处理单元的单片机的P30和P31连接。TRF7970A正电源输入VIN（引脚2）为3个内部稳压器提供输出电压VDD_RF，VDD_A和VDD_X。所有稳压器使用外部旁路电容器用于电源噪音过滤并必须如电路原理图中指示的那样进行连接。这些稳压器提供一个RFID读取器系统所需的高电源抑制比(PSRR)。通过VIN（引脚2）为所有稳压器供电。TRF7970A有2个接收器输入：RX_IN1（引脚8）和RX_IN2（引脚9）。每个输入被连接至一个外部电容电压分配器以确保2个输入中至少有1个输入上的来自标签的经调制信号可用。此架构消除了由标签到读取器的任何可能的通信漏洞。这2个输入（RX_IN1和RX_IN2）被复用成2个无线接收器包括主接收器和辅助接收器。只用主接收器用于接收，而辅助接收器用于信号质量监控。

其中，所述音频模块包括ISD1700芯片、LED灯、麦克风、扬声器和六个控制按键，所述LED灯、麦克风、扬声器和六个控制按键分别于ISD1700芯片电连接，所述麦克风与ISD1700芯片之间设有滤波电容；所述ISD1700芯片的引脚4~7分别与所述中央处理单元电连接。

其中，所述GPS定位模块包括GPS芯片，该GPS芯片与所述中央处理单元的RXD引脚和TXD引脚电连接。

一种智能穿戴设备，包括手环主体、以及设置在手环主体内的单片机、触摸显示屏、GPS定位装置、锂电池、扬声器、血压传感器、脉搏传感器和温度传感器，所述血压传感器、脉搏传感器和温度传感器的探头设置在所述手环主体的内表侧，所述手环主体的尾端设有固定件。

其中，所述血压传感器、脉搏传感器和温度传感器设有两组或多组，其探头分布在所述手环主体的内表侧的不同位置。穿戴者在穿戴该智能穿戴设备的时候，特别是在手腕的时候，由于智能穿戴设备可能会出现不能完全合适穿戴者的手腕大小的情况，使智能穿戴设备的内侧不能全部贴合到穿戴者的手腕，使传感器模块中的传感器不能对穿戴者的身体状况进行及时的检测，通过设置多组的传感器模块分布在智能穿戴设备的内侧的不同地方，可以解决这个问题。

其中，该固定件为磁铁，所述手环主体的首端与尾端通过汝铁硼磁铁组合固定，该智能穿戴设备的手环主体为一端截面为矩形的环状手环，在手环的首端和尾端之间通过磁铁在固定，一组磁铁分别设置在首端端面和尾端端面。或者通过在首端设置卡槽，在尾端设置卡扣，通过该卡槽和卡扣的配合来将该智能穿戴设备稳固在穿戴者上。相对于物理固定的卡槽和卡扣，磁铁的稳定和耐用性更加好。

优选的，本发明可以是手环，也可以是佛珠，可以根据不同宗教信仰来设计不同外形的手环主体，以满足不同宗教信仰的需求。

在使用本发明时，传感器模块中的温度传感器、血压传感器和脉搏传感器对穿戴者的身体进行温度值、血压值和脉搏值的测量，中央处理单元接受该三个数值后与其I²C芯片中储存的关于身体状况的数据进行对比后得出相应的提示语音控制信号，中央处理单元将该提示语音控制信号调用音频模块其中相应的提示语音输出，音频模块将该提示语音进行处理后经扬声器播放；中央处理单元中储存有日历，日历中的特定时间都会向中央处理单元发送控制信号，中央处理单元接受后发出每个日历的特定时间所对应的提醒语音和音频的控制信号去调用音频模块中的相应的提示语音和音频，该提示语音和音频经音频模块处理后再经扬声器播放。人体不同的身体状况会有不同心情，不同的心情都会需要不同的音频（音乐或佛经或伊斯兰经）来调整和舒缓。特别对于宗教徒来说，他们在特定的时间都会进行对宗教经书的诵读，所以本发明能够很好地提醒宗教徒在准确的时间进行相应的诵读。

以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.一种智能穿戴设备，其特征在于：包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；所述中央处理单元内设有本地时钟，所述中央处理单元通过收集GPS定位模块的时钟信号和本地时钟的时钟信号，以GPS定位模块的时钟信号为标准来控制所述本地时钟进行同步校正；所述音频模块储存有提示语音和音频，所述传感器模块通过将检测穿戴者身体状况的相关检测数值后传输给中央处理单元后，由中央处理单元读取其寄存的本地数据来进行对比并得出相应的控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的音频并播放；所述本地时钟中储存有定时日历，当到达预定时间，所述本地时钟请求中央处理单元发送控制信号，该控制信号控制所述音频模块读取其中的相应的提示语音并播放；通过所述无线通信模块与外部的无线通信设备连接进行数据传输；所述中央处理单元中预设某地点的经纬度，所述GPS定位模块会一直与GPS卫星保持连线并实时将当前位置的经纬度数据传输给所述中央处理单元并与预设好的经纬度数据进行配对，当配对一致后，就会通过所述音频模块自动播放与该地点相对应的音频。

2.根据权利要求1所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：所述传感器模块包括温度传感器、血压传感器和脉搏传感器，所述温度传感器、血压传感器和脉搏传感器分别与所述中央处理器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：所述定时日历为佛历或伊斯兰历，所述音频为佛经或伊斯兰经。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：包括传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块、无线通信模块和中央处理单元，所述传感器模块、音频模块、电源模块、GPS定位模块和无线通信模块都分别与中央处理单元电连接；所述无线通信模块包括并行连接的NFC芯片和MCU处理器，所述MCU处理器与所述中央处理单元电连接；所述传感器模块包括温度传感器、血压传感器和脉搏传感器，所述温度传感器、血压传感器和脉搏传感器分别与所述中央处理器电连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：所述中央处理单元包括单片机和I²C芯片，该单片机采用STC89C芯片；所述单片机的P36~P37与I²C芯片的SCL和SDA引脚电连接，所述单片机的P32~P35连接有四个控制按键，所述单片机的P10与RST引脚之间串接有LED灯和重置按键，所述单片机的P14引脚与所述传感器模块电连接，所述单片机的引脚32~39与显示模块电连接,所述单片机的P15~P17与所述电源模块电连接。

6.根据权利要求4所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：所述NFC芯片采用TRF7970A芯片，所述无线通信模块还包括晶体振荡器和无线接收器；所述NFC芯片的I/O0~I/O7引脚与所述MCU处理器电连接；所述晶体振荡器的两端分别与该NFC芯片的OSC_IN引脚和OSC_OUT引脚连接，所述NFC芯片的TX引脚通过带阻滤波器和陷波器与两无线接收器连接。

7.根据权利要求4所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：所述音频模块包括ISD1700芯片、LED灯、麦克风、扬声器和六个控制按键，所述LED灯、麦克风、扬声器和六个控制按键分别于ISD1700芯片电连接，所述麦克风与ISD1700芯片之间设有滤波电容；所述ISD1700芯片的引脚4~7分别与所述中央处理单元电连接。

8.根据权利要求4所述的一种智能穿戴设备，其特征在于：所述GPS定位模块包括GPS芯片，该GPS芯片与所述中央处理单元的RXD引脚和TXD引脚电连接。