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一種支持藍牙連接的計步器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)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(tài)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、時間和電量信息；主控模塊，用于對采樣數(shù)據(jù)進行處理，將處理后的計步數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)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(shù)據(jù)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及便攜電子設備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種支持藍牙連接的計步器裝置。【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會人們生活節(jié)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(tài)，特別是隨著步入老年社會，人們越來越關(guān)注身體的健康。如何監(jiān)測人群的日常健康狀況成為一個關(guān)鍵的技術(shù)問題。隨著傳感器技術(shù)和可穿戴技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建人群健康監(jiān)測網(wǎng)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(xiàn)攝入平衡，保持身體狀態(tài)。
[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(qū)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(shù)據(jù)管理，有些計步器僅可以利用USB接口上傳數(shù)據(jù)，因而計步數(shù)據(jù)的長期管理并不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何解決現(xiàn)有技術(shù)中計步器存在的計步精度差、使用壽命短、設置復雜以及數(shù)據(jù)管理不方便的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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(tài)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)進行處理，將處理后的計步數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸。
[0010]優(yōu)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(tài)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(yōu)選地，所述顯示模塊為OLED顯示屏。
[0012]優(yōu)選地,所述主控模塊包括初始化單元、監(jiān)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(jiān)測單元，用于實時監(jiān)測用戶的運動；
[0015]計算單元，用于根據(jù)所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態(tài)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(jù)所述計算單元的計算結(jié)果判定當前運動的有效性，所述判斷單元還用于根據(jù)所述時間窗口內(nèi)的初始運動狀態(tài)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(yōu)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(yōu)選地，所述監(jiān)測單元包括運動監(jiān)測單元和睡眠監(jiān)測單元；
[0020]運動監(jiān)測單元，用于監(jiān)測用戶是否進行運動；
[0021]睡眠監(jiān)測單元，用于根據(jù)預先設定的睡眠模式學習監(jiān)測用戶的睡眠狀態(tài)。
[0022]優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(wěn)壓器，用于控制所述聚合物鋰電池的輸出電壓為3.3V。
[0028]優(yōu)選地，所述充電電路通過USB接口進行充電。
[0029]通過采用本發(fā)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(shù)據(jù)的管理與維護，實現(xiàn)長期的健康數(shù)據(jù)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(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1:是本發(fā)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(fā)明實施例中主控模塊的模塊圖；
[0033]圖3:是本發(fā)明實施例中計步算法的實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035]本發(fā)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(tài)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)進行處理，將處理后的計步數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸。
[0040]優(yōu)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(tài)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(yōu)選地，所述顯示模塊為OLED顯示屏。
[0042]本發(fā)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(xiàn)，主控模塊采用主控芯片實現(xiàn)，主控芯片與三維加速度傳感器通過I2C接口連接，系統(tǒng)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(shù)可以根據(jù)需求調(diào)整。
[0043]本發(fā)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(shù)等信息，顯示屏上設有屏幕顯示按鍵，用于控制顯示內(nèi)容、開關(guān)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(guān)藍牙功能、長按顯示按鍵可以切換到晚間睡眠監(jiān)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(shù)據(jù)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(guān)鍵指標，本發(fā)明實施例提供的計步器裝置，為實現(xiàn)能耗控制，本發(fā)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(tài)下，計步器裝置處于睡眠或待機狀態(tài)，這時功耗最低，正常使用時轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。為了增加待機時間，本發(fā)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(guān)閉；2)藍牙模塊可以開關(guān)控制，待機時處于低功耗狀態(tài)；3)傳感器采樣頻率和處理間隔會自適應調(diào)整，能有效降低能耗；4)工作狀態(tài)的設備如果閑置10秒，所有電子元件將自動轉(zhuǎn)入睡眠或待機狀態(tài)。
[0046]時間中斷定時自動觸發(fā)，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(fā)按鍵中斷，顯示屏會顯示當前的時間，剩余電量和當前步數(shù)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(guān)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(jiān)測模式。
[0047]優(yōu)選地,所述主控模塊4,如圖2所示,包括初始化單元41、監(jiān)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(jiān)測單元42，用于實時監(jiān)測用戶的運動；
[0050]計算單元43，用于根據(jù)所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態(tài)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(jù)所述計算單元的計算結(jié)果判定當前運動的有效性，所述判斷單元還用于根據(jù)所述時間窗口內(nèi)的初始運動狀態(tài)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(diào)整。本發(fā)明實施例先設置啟動閾值，比如Ig的加速度。在監(jiān)測到運動后，在時間窗口內(nèi)，前幾步處于待定狀態(tài)，如果之后的運動狀態(tài)保持穩(wěn)定，開始正常監(jiān)測。
[0054]本發(fā)明實施例中計步器裝置實現(xiàn)高精度計步的具體流程，如圖3所示，根據(jù)所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態(tài)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(quán)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(tài)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)進行處理，將處理后的計步數(shù)據(jù)通過所述顯示模塊進行顯示并通過所述藍牙模塊傳輸?shù)街С炙{牙功能的設備進行數(shù)據(jù)管理。
2.根據(jù)權(quán)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(tài)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jiān)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(jiān)測單元，用于實時監(jiān)測用戶的運動； 計算單元，用于根據(jù)所述三維加速度傳感器獲取的當前運動狀態(tài)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(jù)所述計算單元的計算結(jié)果判定當前運動的有效性，所述判斷單元還用于根據(jù)所述時間窗口內(nèi)的初始運動狀態(tài)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述監(jiān)測單元包括運動監(jiān)測單元和睡眠監(jiān)測單元； 運動監(jiān)測單元，用于監(jiān)測用戶是否進行運動； 睡眠監(jiān)測單元，用于根據(jù)預先設定的睡眠模式學習監(jiān)測用戶的睡眠狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(wěn)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(jù)權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】邢春曉, 曾春, 盛明, 李毅, 張勇, 李超 申請人:清華大學