物联网导论设计智能手环

物联网导论 课程设计 课题名称物联网导论 所在院系XXXXX 学院 班级14 级物联网 学号1413XXXXXX 姓名XXX 指导老师XXX 时间2016 年 3 月 分数 物联网导论课程设计任务书 姓名XXX班级14 级物联网指导老师XXX 课题名称自由设计 M2M 的物联网体系 设 1 熟悉掌握物联网概念。 计 2 了解物联网的支撑技术。 任 3 自行设计一套 M2M 的物联网应用。 务 4 编写此套应用的论文，字数不少于 1000-2000。 与 4.1 论文应该图文并茂，贴近日常应用。 要 4.2 充分发挥，自由想象。 求 4.3 论文中应着重介绍一种物联网支撑技术。 设 1 课前调查 计 2 确定方向 步 3 着手编写 骤 4 及时修正 概M2MM2M 定义定义 念M2M 是 machine-to-machine 的简称，即“机器对机器”的缩写，也有 介 人理解为人对机器man-to-machine、机器对人machine-to-man等， 绍 旨在通过通信技术来实现人、机器和系统三者之问的智能化、交互式无 缝连接 。M2M 设备是能够回答包含在一些设备中的数据的请求或能够 自动传送包含在这些设备中的数据的设备。M2M 通信与物联网的核心 理念一致， 不同之处是物联网的概念、 所采用的技术及应用场景更宽泛。 而 M2M 则聚焦在无线通信网络应用上， 是物联网应用的一种主要方式。 设计的物联网应用智能手环设计的物联网应用智能手环 一一 产品设计产品设计 1 1 概述概述 智能手环是一种穿戴式智能设备。 通过这款手环，用户可以记录日常生活中的锻炼、 睡 眠、饮食还有健康等实时数据， 并将这些数据与手机、平板同步， 起到通过数据指导健康生 活的作用；并且还具备通话，接收短信，SOS 紧急报警系统，GPS 系统。 2 2 设计理念设计理念 在当今社会，老龄化越来越严重，年轻人因为工作比较忙， 所以一些老人得不到很好的 照顾。 当我们一个人在家出现一些突发病症时， 会因为不能及时呼救， 而错过最佳治疗时机。 当我们跟朋友出去玩不小心失散的时候， 可能会因为手机没有信号而找不到队友。 我们常常 不能合理健康的搭配食物而到导致我们遇到一些疾病， 比如急性肠胃炎。在我们运动的时 候想要找到适合自己的运动方式。 现在都是智能机， 当他们想给我们打电话的时候常常有很 多老人无法适应并且正确使用智能机。因此，我非常聪明的设计了这款智能手环。 3 3 设计原理设计原理 智能手环通过一个主控芯片来控制， 通过一个运动传感器来跟踪你的运动状态和睡眠活 动， 通过重力加速传感器判断人运动的动作得到一些基础数据传送给主控芯片。 由数据连接 模块运动传感器，三轴加速度传感器等传感器，以及一些电池、蓝牙通讯模块、震动马达、 指示灯，GPS 等基本部件组成。并且为它嵌入一个独立的操作系统，以及利用与物联网有 关的技术，如射频识别来完成我们想要达到的效果。 4 4 产品功能产品功能 ① 当家里的老人一个人在家出现突发病症时， 这款手环就会启动报警系统， 自动拨打” 120”，且提供自己的位置，让病人及时得到治疗，向跟它连接的手机发送报告。 ② 当你跟朋友出去玩走散的时候，在偏远的山区没有信号，可以通过定位系统向朋友 报告你的位置。 ③ 可以每天监控你的睡眠质量，让你清晰地看到你的生活状态，让你可以得到很好地 休息，有一个好的状态。 ④ 当你每天锻炼的时候，它可以帮你计数，及时反映你的情况，比如燃烧了多少卡 路里。并且根据你的身体健康状况为你制定一套适合你的运动。 ⑤ 当人受到外界伤害时，他会自动开启录像动能，及时记录你的受伤情况。就不会出 现“扶不扶”的讨论，家人也能清楚地了解情况。 ⑥ 早上让你远离闹钟的吵扰，用微振动把你从睡梦中唤醒；可以根据你的饮食习惯和 身体情况做出对比分析， 替你指定一套科学合理的健康饮食； 可以用语音操作，还可以手动 控制。它还可以实现坐姿提醒，防盗等功能。 5 5 总结总结 有了这款智能手环，老人能得到很好地照顾，家人也能及时了解情况，不用在每天担 心父母。也不会在孤身一人发生危险的时候， 无法向外界求救。有了这款手环，可以让你拥 有一套适合自己的运动方式以及一套科学合理的健康饮食， 及时反映你的身体情况， 让你有 一个健康的身体。 二二 设计电路设计电路 设计电路设计电路 主芯片用主芯片用 Atmal 328PAtmal 328P，芯片引脚及各个形状如下，芯片引脚及各个形状如下 1 1 最小系统最小系统 一个嵌入式处理器自己是不能独立工作的，必须给它供电、加上时钟信号、提供复位信号， 如果芯片没有片内程序存储器， 则还要加上存储器系统， 然后嵌入式处理器芯片才可能工作。 ①① 模拟电源 电路简单，输出电压纹波较小，并且干扰较开关电源小得多。如图1-1 所示。 图图 1-11-1模拟开关电路模拟开关电路 ②② 时钟电路 目前所有的微控制器均为时序电路， 需要一个时钟信号才能工作， 大多数微控制器具有晶体 振荡器。利用微控制器内部的晶体振荡器来提供时钟信号。如图1-2 所示。 图图 1-21-2时钟电路时钟电路 ③③ 复位电路 复位电路可以使用简单的阻容复位， 这个电路成本低廉， 但不能保证任何情况产生稳定可靠 的复位信号，所以一般场合需要使用专门的复位芯片。如图1-3 所示。 图图 1-31-3 复位电路复位电路 ④④电源去震荡电路 由五个电容、接地跟电源组成为芯片去除电源中的一些毛刺跟震荡。如图1-4 所示。 图图 1-41-4 电源去震荡电路电源去震荡电路 外接设备外接设备 通过一个运动传感器与一个语音识别系统把接收到的信息输入到主芯片 Atmal 328P 中， 在 通过主芯片 Atmal 328P 中的嵌入式程序运行后输出一个结果在手环上显现出来。 2 2 传感器接收电路传感器接收电路 运放、运放、A/DA/D ①① A/D 转换器 A/D 转换器的基本时钟由VPB 时钟提供。 可编程分频器可将时钟调整至逐步逼近转换所需的 4.5MHz（最大）。如要要得到 10 位精度的结果，需要11 个 A/D 转换时钟。 A/DA/D 转换器的引脚描述如图转换器的引脚描述如图 2-12-1 所示所示 引脚名称引脚名称类型类型引脚描述引脚描述 模拟输入。模拟输入。A/D 转换器单元可分时测量这 8 个引脚上的输入 信号电压。即使这些引脚设置为GPIO 功能，仍可以使用A/D 转换器部件。 模拟电源和地。模拟电源和地。它们分别与标称的 V3 和 VSSD 的电压相同， 但为了降低噪声和出错几率，两者应当隔离。转换器的 VrefP 和 VrefN信号在内部与这两个电源信号相连。 图图 2-1A/D2-1A/D 引脚描述引脚描述 AIN7～AIN0输入 V3A,VSSA电源 A/DA/D 转换器的内部结构如图转换器的内部结构如图 2-22-2 所示。所示。 图图 2-2 A/D2-2 A/D 转换器的内部结构转换器的内部结构 ②② 运算放大器 运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反 馈