智能手環(huán)是一種穿戴式智能設(shè)備。通過(guò)該設(shè)備，用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板同步，起到通過(guò)數(shù)據(jù)指導(dǎo)健康生活的作用。另外，智能手環(huán)還具有社交功能，能夠?qū)㈠憻捛闆r和睡眠質(zhì)量發(fā)送到社交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分享。

圖 1_1某款智能手環(huán)

一個(gè)智能手環(huán)最小系統(tǒng)一般包括：可充電的電源模塊、控制模塊（圖1_2中左邊芯片）、藍(lán)牙模塊（右邊芯片）、存儲(chǔ)模塊和加速計(jì)模塊（上面芯片）。其中加速計(jì)是為了獲得佩戴者在運(yùn)動(dòng)或睡眠過(guò)程中的加速度數(shù)據(jù)，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)則能夠判斷佩戴者的運(yùn)動(dòng)情況和睡眠質(zhì)量；存儲(chǔ)模塊主要負(fù)責(zé)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)暫存，接著在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻借助藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)同步到手機(jī)端。方便起見(jiàn)本次要自制的記步手環(huán)將不采用存儲(chǔ)器暫存，而是將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳送到手機(jī)端。同時(shí)為了便于大家對(duì)記步算法的理解，客戶端將采用一個(gè)折線圖的形式實(shí)時(shí)展示記步手環(huán)收集的數(shù)據(jù)。

圖 1_2某款智能手環(huán)核心電路板

看了上面的分析大家可能會(huì)疑惑——僅僅用一個(gè)加速計(jì)怎么能實(shí)現(xiàn)記步和睡眠質(zhì)量檢測(cè)呢？其實(shí)確實(shí)可以！因?yàn)榧铀儆?jì)可以實(shí)時(shí)獲取自身的XY三個(gè)軸向的加速度。當(dāng)其靜止時(shí)合加速度會(huì)在重力加速度附近波動(dòng)；當(dāng)佩戴者處于深度睡眠過(guò)程中時(shí)，其合加速度將呈現(xiàn)出長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定于重力加速度附近；當(dāng)其隨著運(yùn)動(dòng)的佩戴者手臂而做周期性擺動(dòng)時(shí)，其數(shù)據(jù)也是有一定規(guī)律可循的。這樣，設(shè)計(jì)時(shí)只要通過(guò)分析從加速計(jì)獲的數(shù)據(jù)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)或睡眠質(zhì)量的記錄。

上面已經(jīng)提到：為了方便，我們并未采用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)記步手環(huán)的離線記錄，而是實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端由一個(gè)可視化的折線圖動(dòng)態(tài)繪制結(jié)果。如圖3_1所示系統(tǒng)中記步手環(huán)部分包含單片機(jī)模塊、藍(lán)牙模塊、加速計(jì)模塊和電源模塊，這樣通過(guò)單片機(jī)的協(xié)調(diào)可以實(shí)現(xiàn)將加速計(jì)模塊的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙實(shí)時(shí)地傳送給客戶端程序。在客戶端部分則負(fù)責(zé)將收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以折線圖的形式動(dòng)態(tài)地展示出來(lái)，此外客戶端中也加入一個(gè)滑動(dòng)條來(lái)控制記步閾值來(lái)真正讓大家明白其設(shè)計(jì)思想（真正商業(yè)化的智能手環(huán)多數(shù)采用的是先將有效數(shù)據(jù)保存在手環(huán)的小型存儲(chǔ)器中，上位機(jī)周期性地將數(shù)據(jù)收集并同步到服務(wù)器端）。

圖 3_1 預(yù)期效果圖

如圖4_1，相比于上一個(gè)無(wú)線小風(fēng)扇該硬件構(gòu)成反而比較簡(jiǎn)單：藍(lán)牙模塊依然采用我們比較熟悉的HC-06模塊，對(duì)于加速度的測(cè)量采用四周飛行器上常采用的MPU6050模塊。該模塊不僅含有加速計(jì)的功能，還具有陀螺儀的功能，其在汽車(chē)防側(cè)翻、相機(jī)云臺(tái)穩(wěn)定、機(jī)器人平衡、空中鼠標(biāo)、姿態(tài)識(shí)別等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用，這里我們只是利用了它的加速計(jì)功能。此外要注意：圖4_1所示的單片機(jī)模塊的電源引腳被隱藏了，在真正設(shè)計(jì)連接時(shí)一定不要忽略這兩個(gè)引腳！

圖 4_1 硬件電路圖