一種學校智能手環的制作方法

本發明涉及學生健康管理技術領域，具體涉及一種學校智能手環。

背景技術：

現今的智能穿戴設備是指可直接穿戴或和衣物、鞋帽等合為一體的，并可以通過內置軟件和云端數據進行交互，同時對使用者產生一定影響的小型電子器件。目前市場上的智能穿戴設備可謂琳瑯滿目，不論是令人向往的頭戴式虛擬現實設備，還是多種多樣的智能手表和手環，抑或是直接穿在腳上的智能跑鞋，它們都將智能化帶到一個新的高度，為智能化開拓了一個新的領域。

智能化和小巧化是智能設備的發展趨勢，對于本文將要介紹的手環來說，它具備了便攜而不簡單，小巧實用且功耗較低的特點，除了一般手表都具有的時鐘功能，它還能夠監測佩戴者的心率，并在適當的時候給予提醒；另外，考慮到目前一人持有數張磁卡的不便性，我們將IC卡擴展到該手環上，讓其成為一種消費方式，不僅方便美觀，也起到了為人們“減負”的作用。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種學校智能手環，學生通過佩戴智能手環，可以對自身的健康有一個全面的了解，并規劃適合自己的將康飲食以及鍛煉，也可以通過智能手環進行多項社會活動及生活管理，給學生帶來極大的方便，可以有效解決背景技術中的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種學校智能手環，包括電子腕帶以及內置于電子腕帶的智能手環芯片系統，所述智能手環芯片系統包括微控制器，所述微控制器連接有三軸加速度傳感器、心率傳感器、體表溫度傳感器、實時時鐘、OLED顯示屏、藍牙無線通信模塊、存儲模塊、GPS定位模塊、GPRS模塊以及基于RFID技術的IC卡，所述三軸加速度傳感器通過比較X、Y、Z軸任意軸上的加速度與用戶設置的閾值來檢測有無運動發生；所述心率傳感器用于測量人體心臟每分鐘跳動的次數；所述體表溫度傳感器用于測量人體手腕處體表溫度；所述OLED顯示屏用于顯示所述的三軸加速度傳感器、心率傳感器以及體表溫度傳感器測量的信息；所述藍牙無線通信模塊通過微控制器控制，并實現數據實時傳輸到手機APP軟件進行處理及顯示；所述存儲模塊用于存儲檢測信息；所述GPS定位模塊用于獲取學生當前地理位置并通過GPRS模塊連接網絡地圖，把位置信息以短信形式發送到固定的移動通訊設備上；所述的基于RFID技術的IC卡與閱讀器配合進行各項交易。

作為本發明一種優選的技術方案，所述微控制器采用IAP15F2K61S2單片機芯片，其集成兩組全雙工一步串行通信口。

作為本發明一種優選的技術方案，所述三軸加速度傳感器采用基于MEMS技術的加速度傳感器ADXL345，其ADXL345芯片的CS引腳接高電平時芯片通過I²C接口與微控制器進行通信傳輸，并通過串行數據SDA和串行時鐘SCL實現數據的訪問，通過敲擊檢測任意方向的單振和雙振運動，進而推斷人體運動量的大小。

作為本發明一種優選的技術方案，所述體表溫度傳感器采用DS18B20，并通過單總線技術及接口與微控制器相連，由綠光LED、光感受器采集人體組織的信息，并通過濾波電路和放大電路傳輸至微控制器，通過微控制器自帶A/D轉換器進行信號轉換。

作為本發明一種優選的技術方案，所述時鐘模塊選用DS1337芯片，采用BCD碼的實時時鐘日歷芯片，帶有2個可編程的鬧鐘，另有2個引腳可用于方波輸出或作為鬧鐘中斷引腳，支持I²C通信。

作為本發明一種優選的技術方案，所述微控制還連接有用于在所述體溫傳感器、心電監測傳感器采集的信息大于設定值時發出報警信號的報警模塊。

作為本發明一種優選的技術方案，所述IC卡進行的各項交易包括：酒店房間電子鑰匙、快速通關票證、讓服務人員快速追蹤腕帶用戶的公園園區內位置，可以與存儲大量個人信息和偏好的數據庫相連，以及存儲信用卡信息。

作為本發明一種優選的技術方案，所述IC卡配合手機APP軟件使用，具有預定餐位及網吧位置的功能，也用于學校酒店公司上班打卡。

本發明的有益效果：

本發明學生通過佩戴智能手環，可以對自身的健康有一個全面的了解，并規劃適合自己的將康飲食以及鍛煉，也可以通過智能手環進行多項社會活動及生活管理，給學生帶來極大的方便。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為本發明心率傳感器檢測結構示意圖。

圖3為本發明心率檢測電路圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例：

參照圖1至圖3所示，本發明提供一種為學生生活及降康管理提供方便的技術方案，一種學校智能手環，包括電子腕帶以及內置于電子腕帶的智能手環芯片系統，所述智能手環芯片系統包括微控制器，所述微控制器連接有三軸加速度傳感器、心率傳感器、體表溫度傳感器、實時時鐘、OLED顯示屏、藍牙無線通信模塊、存儲模塊、GPS定位模塊、GPRS模塊以及基于RFID技術的IC卡，所述三軸加速度傳感器通過比較X、Y、Z軸任意軸上的加速度與用戶設置的閾值來檢測有無運動發生；所述心率傳感器用于測量人體心臟每分鐘跳動的次數；所述體表溫度傳感器用于測量人體手腕處體表溫度；所述OLED顯示屏用于顯示所述的三軸加速度傳感器、心率傳感器以及體表溫度傳感器測量的信息；所述藍牙無線通信模塊通過微控制器控制，并實現數據實時傳輸到手機APP軟件進行處理及顯示；所述存儲模塊用于存儲檢測信息；所述GPS定位模塊用于獲取學生當前地理位置并通過GPRS模塊連接網絡地圖，把位置信息以短信形式發送到固定的移動通訊設備上；所述的基于RFID技術的IC卡與閱讀器配合進行各項交易。

所述微控制器采用IAP15F2K61S2單片機芯片，其集成兩組全雙工一步串行通信口。

所述三軸加速度傳感器采用基于MEMS技術的加速度傳感器ADXL345，其ADXL345芯片的CS引腳接高電平時芯片通過I²C接口與微控制器進行通信傳輸，并通過串行數據SDA和串行時鐘SCL實現數據的訪問，通過敲擊檢測任意方向的單振和雙振運動，進而推斷人體運動量的大小。

所述體表溫度傳感器采用DS18B20，并通過單總線技術及接口與微控制器相連，由綠光LED、光感受器采集人體組織的信息，并通過濾波電路和放大電路傳輸至微控制器，通過微控制器自帶A/D轉換器進行信號轉換。

所述時鐘模塊選用DS1337芯片，采用BCD碼的實時時鐘日歷芯片，帶有2個可編程的鬧鐘，另有2個引腳可用于方波輸出或作為鬧鐘中斷引腳，支持I²C通信。

所述微控制還連接有用于在所述體溫傳感器、心電監測傳感器采集的信息大于設定值時發出報警信號的報警模塊。

所述IC卡進行的各項交易包括：酒店房間電子鑰匙、快速通關票證、讓服務人員快速追蹤腕帶用戶的公園園區內位置，可以與存儲大量個人信息和偏好的數據庫相連，以及存儲信用卡信息；所述IC卡配合手機APP軟件使用，具有預定餐位及網吧位置的功能，也用于學校酒店公司上班打卡。

具體的

本發明心率監測的原理及實現：

傳統的心率測量方法主要有三種：一是從心電信號中提取；二是從測量血壓時壓力傳感器測到的波動來計算；三是光電容積法。前兩種方法提取信號時都會限制使用者的活動，如果長時間使用會增加其生理和心理上的不舒適感。而光電容積法作為監護測量中最普遍的方法之一，其具有使用簡單、佩戴方便和可靠性高等特點。

光電容積法的基本原理是利用人體組織在血管搏動時造成透光率不同來進行心率測量的。當光束透過人體外周血管，由于動脈搏動充血容積變化，導致這束光的透光率發生改變，此時由光電變換器接收經人體組織反射的光線，轉變為電信號并將其放大和輸出。由于脈搏是隨心臟的搏動而呈周期變化的信號，動脈血管的容積也周期性變化，因此光電變換器的電信號變化周期就是脈搏率。

參照圖3所示，此系統使用了光電式心率傳感器，該傳感器采用了AM2520綠光LED，峰值波長為515nm；而光接收器為APDS-9008環境光感受器，感受峰值波長為565nm；兩者的峰值波長相近，靈敏度較高。此外，由于脈搏信號的頻帶一般在0.05～200Hz之間，信號幅值小，在毫伏級水平，容易受到干擾。因此，在信號采集之后，還需要通過濾波電路、放大電路來濾除干擾，獲取較為準確的脈搏信號。

本發明通過GPS定位模塊和GPRS模塊組成預警機制，該系統的通信部分使用的是SIMCOM公司的sim908集成芯片，它是一款集成GPS導航技術完整的四頻GSM/GPRS芯片，將GPRS和GPS整合在SMT封裝里，為客戶實現內嵌GPS的應用顯著節省了開發時間和費用。整塊芯片的工作電壓為3.2～4.5V，低功耗，能夠實現短信、語音、GPRS數據和CSD數據的傳輸。

GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系統)的簡稱，以全球24顆人造衛星為基礎，是指利用定位衛星在全球范圍內實時進行定位的系統，最早由美國國防部研制，具有全方位和高精度的特點，綜合定位的精度可達厘米級別，目前民用領域則只開放了10米左右的定位精度。

GPRS是通用分組無線服務技術(GeneralPacketRadioService)的簡稱，是全球移動通信系統(GSM)的延續和發展，不同于以往占用整個頻道來傳輸數據的方式，GPRS是封包式傳輸，使得信道資源得以共享，提高了資源的利用率。它能同時兼容電容型數據和分組交換數據，連接因特網。

其實現方式，環可使用該系統的通信部分與外界聯系而實現預警功能。當心率監測部分發現人體脈搏不穩定，處于異常狀態時，就向處理器發出異常信號；處理器接收到信號之后，驅動GPS部分獲取當前經緯度坐標；系統的軟件設計部分已經添加了高德地圖的API，可以把經緯度坐標轉換為地圖上的地點標識，給出網址鏈接。由于采用的是集成GPS/GSM的SIM908芯片，手環就能夠把網址鏈接以短消息的形式發送到手機上，起到了預警作用。

本發明采用IC卡進行刷卡等功能的實現，該系統中的刷卡功能就是采用了RFID技術，使用的是Philips電子公司生產的Mifare1S50，該卡的RFID芯片所具有的獨特的非接觸式接口標準已被制定為國際ISO/IEC14443TYPEA標準，Mifare1S50卡的電氣部分由天線和RFID芯片組成，天線為幾組繞線線圈，封裝到ISO卡片中。卡與讀寫器之間的通訊采用國際通用的DES和RES保密交叉算法，保密性能較高。該卡的工作頻率為13.56MHz，可在100mm范圍內在同一時間處理多張卡。

本發明學生通過佩戴智能手環，可以對自身的健康有一個全面的了解，并規劃適合自己的將康飲食以及鍛煉，也可以通過智能手環進行多項社會活動及生活管理，給學生帶來極大的方便。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。