搭建一个智能可穿戴设备有多简单?

电子森林 2021-08-26 19:04

智能可穿戴设备,相信在日常生活中一点都不陌生。随处可见的智能手表、智能手环、蓝牙耳机……当然,还有VR/AR眼镜、智能眼镜、智能衣服、智能运动鞋等等。

这些设备能够穿着或者佩戴,与人体接触、采集人体健康信息,帮助用户听取或者看到内容,并且与智能手机进行数据传输。


那么,设计一个智能可穿戴设备究竟有多简单呢?


STEP 1:功能定位

首先,在设计一个智能可穿戴设备之前,我们需要先确定它能实现的功能。

  • 基础功能:时间、温度、湿度、闹钟……

  • 进阶功能:血氧、心率、运动、睡眠、NFC……



STEP 2:硬件设计

硬件设计部分,我们需要选定电源、MCU、传感器、显示屏等。

智能可穿戴模块图



MCU如何选择:

推荐使用MAX32660……但是大家也可以自行选择手头已有的开发板/芯片进行可穿戴设备的设计(比如工程师喜闻乐见的STM32F103等)。


MAX32660是一款超低功耗、高成效、高度集成微控制器已有相应的芯片或者开发板都可以准备开始畅玩!

MAX32660微控制器,是一款超低功耗、性价比突出、集成度非常高的32位控制器。芯片封装非常小,4mm x 4mm 的TQFN,非常适合电池供电或是无线传感器的应用。


MAX32660采用了带浮点运算功能的Cortex-M4内核,最大主频96MHz,带256KB Flash和96KB SRAM,性能很强劲。



传感器多种多样:

温湿度传感器:SHT30数字温湿度传感器

这样一组简单的温湿度传感器模块,相信大家肯定不陌生,可以自行选购。



血氧心率传感器:MAX30102血氧手腕心率脉搏检测心跳传感器

MAX30102是一个集成的脉搏血氧仪和心率监测仪生物传感器的模块。它集成了一个红光LED和一个红外光LED、光电检测器、光器件,以及带环境光抑制的低噪声电子电路。MAX30102采用一个1.8V电源和一个独立的5.0V用于内部LED的电源,应用于可穿戴设备进行心率和血氧采集检测,佩戴于手指、耳垂和手腕等处。


传统的脉搏测量方法有三种:一种是心电信号中提取;二是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率;三是光容积法。



运动传感器:ADXL362三轴加速度传感器

ADXL362是一款超低功耗、3轴MEMS加速度计,输出数据速率为100 Hz 时功耗低于2 μA ,在运动触发唤醒模式下功耗为270 nA 。与使用周期采样来实现低功耗的加速度计不同,ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号;它采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。


除了超低功耗以外,ADXL362还具有许多特性来实现真正的系统级节能。该器件包含了一个深度多模式输出FIFO、一个内置微功耗温度传感器和几个运动检测模式,其中包括阙值可调的睡眠和唤醒工作模式,在该模式下当测量速率为6 HZ左右时功耗低至270 nA 。此外,ADXL362还支持对采样时间和/或系统时钟进行外部控制。ADXL362可以在1.6V 至3.5V 的宽电源电压范围内工作,并且必要时可以与采用独立低电源电压工作的主机接口。



电源:

电源的选择和种类都比较多,这里就不给大家推荐,做项目的小伙伴根据自己的需求进行选择。



STEP 3:原理图绘制、打板

定好方案,选好MCU、传感器、电源之后,我们就需要开始进行原理图的绘制。这时候需要学会高效查找数据手册。


1、在各大厂商的官网,都有较为全面的资料,可以直接进行下载。


2、在www.digikey.cn上搜索相应的芯片,在产品页面中可以下载到对应的规格书。



原理图绘制好之后,就进入了快乐的PCB拉线环节!(当然,也可以选择更加便捷的方式——面包板

已经有小伙伴完成这一步了哦~



STEP 4:软件编程

这大概是最头疼了一步,跨过这一步,就是99%的成功,加油哦~


这里也给大家分享一下如何移植一段ADXL362的代码:

1、在ADI官网找到包含这个芯片的评估板,并查找相应的代码


2、移植相应的代码到MCU中,以下图为例,仅需替换相应的SPI_Write,以及SPI_Read到自己所选用的MCU中,便可以顺利的驱动这颗芯片啦!

3、接下来就是一个组合代码的过程,捋顺了就成功啦!


完整的操作过程看这里,看这里↓↓↓↓


这个视频教程是硬禾学堂近期的FastBond活动主题一:智能可穿戴的案例教学视频,这么看,可穿戴项目的设计是不是很简单?


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接下来给大家整理了一些智能可穿戴相关的项目,方便大家进行设计参考。小伙伴们可以通过以下2种方式获取相关资源:


方法一:关注“硬禾学堂”公众号,回复关键词“可穿戴项目”,获取相关案例:


方法二:扫描下方二维码,加入“FastBond智能可穿戴”交流群,第一时间获取FastBond活动相关信息,群主还会定期给大家分享智能可穿戴项目相关内容。

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