冯如杯参赛作品多功能手表

冯如杯参赛作品多功能手表 多功能手表 作者: 摘要: 据报道，全世界每年都有很多人人因为运动环境不合适或者过度运动而引发伤害，尤其是一些患有心脑血管疾病的老年人在运动过程中因为不当运动引发疾病而死亡。而目前市场上能够提供环境预测和人体健康情况的设备大都因为仪器的体积和质量限制了使用的普及性，为此我们想到了设计一种能够实时提供运动环境指数和人体健康指数的便携式的手表，帮助运动者更好的掌握运动条件，最大程度的减少因为运动引起的伤害。 该手表主要借助各种传感器测量所需数据，可实现运动者所处环境的天气指数和人体运动指数的实时显示，并且搭配了坐标定位，语音警示和应急照明系统，增强了手表的实用性能，在娱乐方面，这款手表内置收音机集成电路，可以实现蓝牙耳机播放和外部收音使用。此外，手表为了增加可移植性，手表的主体部位设计为可拆装型，使用者可以根据不同需要随时搭配所需部件。(我们设计了MP3和U盘两种类型的更换部件)。 本创意秉承设计的实用，简便，美观，可靠的理念，设计的手表在健身功能，可拆卸结构等方面具有创新性。能广泛应用于普通运动者的健身需要以及老年人的防护需要，具有广阔的应用前景。 研究背景: 手表是人们日常生活中常用的工具，对喜欢锻炼的人士来说，有一款使用的手表势不可少的。目前在市场上出现的多功能运动手表的功能主要体现在显示时间，日历，简单的方向指示，而对于检测健康的仪器在家庭生活中应用的很少。市场上的健康测试仪因为功能复杂而限制了其推广。为此，我们想到了设计这样一款多功能的手表，帮助体育爱好者掌握锻炼的最佳时机并且得到最好的锻炼效果。 项目意义: 现代社会，人们对健康的要求越来越高，越来越多的人加入到了健身的行列。然而在体育锻炼的时候，很多人因为不了解健身的环境条件以及锻炼的适宜程度，以致每年都有不少体育爱好者因此受伤，某些心脏病患者甚至因为过度锻炼而死亡。对他们来说，有一款实时监测环境条件以及自己健康情况的产品是最好的了。 产品功能介绍及可行性说明: 功能简介: 体育运动者在锻炼前配戴上该款手表，打开手表运动功能选项，手表界面就会显示其所在地点的天气指数(包括温度，湿度，紫外线强度)，并给予运动者锻炼建议。在运动过程中，屏幕上会实时显示运动者的健康指数，包括呼吸频率，心跳频率，体温。此外，该手表还设置了危险预警功能，锻炼前运动者可以设定锻炼目标，包括运动时间，身体达到的心率水平，当运动参数达到设定值时，系统会发出提示声音;当运动者的参数严重超标时，系统会发出警告，并且语音通知 本人或者其周围的人士。为了增强产品的实用和娱乐功能，我们在手表上安装了收音机，以及GPS定位系统。此外手表是夜光设计，提供小型照明灯，可以在夜晚为使用者提供照明。手表防水结构，增强了其稳定性和实用性。 作品具体介绍:(请参考设计简图)(本图片系网上图片修改所用，仅用来显示产品功能) 手表主要包括处理器模块，环境指数监测模块，身体健康指数监测模块，GPS模块、液晶触摸屏显示模块、蓝牙模块，收音机模块。 这款手表和普通的手表的区别在于手表中需要安装一块微型处理器，另外手表配置了多种传感器，包括温度，湿度，紫外线传感器，分别内置于手表中心，而在表带部位有健康监测装置(该产品已经在市面上出现，可以移植到手表中，具体情况参见附录)，收音机设备是内置的，支持蓝牙耳机输出和外音播放，使用者可以在运动的同时收听广播节目。目前，,,,定位出现在各种智能化手机中，成为小巧而实用的软件，可以方便的移植到手表中。在手表中添加一块GPS芯片，通过天线能够接收GPS卫星信号就能定位，另外在系统中预安装地图，显示在屏幕上就能显示运动者当前的位置。下面分别叙述各系统的工作原理。 处理器系统:可以参照目前手机比较成熟的S60塞班系统，主要功能是协调其他系统的数据并显示在主屏幕上。Symbian(塞班)是一个实时性、多任务的纯32位操作系统，具有功耗低、内存占用少等特点，非常适合移动设备使用，经过不断完善，可以支持GPRS、蓝牙、SyncML、以及3G技术。最重要的是它是一个标准化的开放式平台，任何人都可以为支持Symbian的设备开发软件。与微软产品不同的是，Symbian将移动设备的通用技术，也就是操作系统的内核，与图形用户界面技术分开，能很好的适应不同方式输入的平台，也可以使厂商可以为自己的产品制作更加友好的操作界面，符合个性化的潮流，这也是用户能见到不同样子的symbian系统的主要原因。现在为这个平台开发的java程序已经开始在互联网上盛行。用户可以通过安装这些软件，扩展手机功能。 环境指数监测系统:需要温度传感器(，湿度传感器和紫外线传感器，这三 种传感器的工艺已经比较成熟了，是很常见的三种传感器，在市场可以买到或者从其他仪器设备中可以拆下使用，需要将这三种传感器的信号与处理器连接，使之显示在屏幕上。工作原理见下图2. 人体健康指数监测系统:目前市面上已经有这样的无线感应系统，主要依靠红外传感器检测人体温度，压电陶瓷片检测人体心率和呼吸频率。本设计以单片机为主控信号，外辅少量硬件电路，完成数据处理、记忆、显示等功能。需要将信号与处理器连接并显示。.预先设定系统的工作方式，然后，将压电陶瓷片检测到人体心跳信号经过放大、滤波及整形处理后输入给单片机，单片机对测量的数据进行处理，送显示电路显示，同时通过通信电路将测量数据上传PC机，记忆电路主要用来存储测量数据，实现掉电存储功能，声光报警电路在测量数据超过正常范围(如大于180次/min或小于45次/min)时进行报警以提醒使用者注意。工作原理如图2 当系统监测到运动指标超过设定值时，会发出警报，工作原理如图:由与非门74F00构成2级门控振荡器。其中，U6A和U6B组成低频振荡器，振荡频率约1Hz，R5为下拉电阻，常态下使 Uc=0V。仅当测量数据在报警范围内时由单片机的P1.6提供一个高电平电路才起振，B0端交替输出的高、低电平经Q1，使发光二极管闪烁发光，U6C 和U6D组成音频振荡器，振荡频率约1KHz，仅当B0=1时第2级振荡器才起振，通过达林顿管Q2、输出变压器T驱动扬声器BL发出断续的"嘀、嘀…… "报警声。 ,,,定位系统:GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、 海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备， 即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量我们采用的是内置,,,接收装置，原则上可以 接收卫星信号，通过手表处理器可以接收信号并显示。 收音机系统:集成化的收音机电子系统已近很成熟了，在手机等移动电子产品上广泛使用，可以比较方便的移植到该手表系统中。 综上所述，我们创意中的所涉及到的技术已经是市场上比较成熟的东西了，需要做的就是将这些技术转化到一个应用平台上。 另外，手表的可拆装系统，可以参考图片;(本图片系网上所找，仅用来显示我们的功能)。 根据不同需要可以安装不同的部位,比如U盘，MP3等，具有很高的通用性。 参考文献:陈连坤 单片机原理与实践 北京 北京交通大学出版社 2009年版 吴建平 传感器原理与应用 北京 机械工业出版社 2009年版 李征航 黄劲松 Gps测量与数据处理 武汉大学出版社 2005年3月1日 大久保中 无线电电子电路制作 科学出版社 2010年2月5日 参考资料:综合电子论坛 《数字人体心率检测仪的设计》