一种用于在校学生体质监测的智能手环制造技术

本发明专利技术专利涉及一种用于在校学生体质监测的智能手环，该手环与教师手持端以及云端相连接，基于高性能微处理器，采用模块化设计，具体包括主控模块、传感器模块、电源模块、通信模块、定位模块、显示模块、预警模块。主控采用STM32L431CCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接。通过主控模块对各子模块的控制与管理，完成数据的采集、监测、预警与上传。该手环可将学生体测信息实时采集并传输给教师手持端与云端用于监测学生实时体质信息，来降低因人工监护不周而造成的学生发生意外的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于在校学生体质监测的智能手环
本专利技术专利涉及智能穿戴领域，具体涉及一种用于在校学生体质监测的智能手环，实现对学生体质信息的采集，传输与实时监测。
技术介绍
随着可穿戴微电子技术、无线通信技术、远程监测技术以及微弱信号检测技术的进一步发展，集成各种传感器、无线通信模块和微控制处理单元，可供用户在家庭、户外等环境中使用的可穿戴设备己成为国内外研究人员关注的热点，但目前智能穿戴设备在高校中的运用依旧很少。智能可穿戴设备能实时采集并监测学生的体质健康情况，使家长、学校、政府和社会能够对影响学生身体健康的主要因素有一个更加明确的认识和理解。能加强学校体育工作，为开展学校体育科学研究提供有效、安全、稳定的平台，降低学校意外事故的发生几率，因此设计一款用于在校学生的智能穿戴设备是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术专利针对上述问题，提供一种用于在校学生体质监测的智能手环。该手环通过传感器模块实现对学生体质数据的采集，并通过各个模块之间的相互配合来实现数据的实时传输与监测。为达到上述目的，本专利技术专利所采用模块化设计的技术方案，主要包括：主控模块、传感器模块、电源模块、通信模块、定位模块、显示模块、预警模块。主控模块采用ST公司的STM32L43LCCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接，其中传感器模块又包括姿态检测模块、体温模块、心率血氧模块，通信模块有包括射频模块以及蓝牙与WIFI模块。主控模块采用ST公司的STM32L43LCCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接,用于处理与各个模块间的数据交互以及上传的功能。其内核采用基于ARM32位的Cortex-M4中央处理器，高达256KB的单组闪存以及64KB的RAM，主频为80MHZ，最多34个快速I/O，拥有9个定时器、4个串口、3个IIC接口以及3个SPI接口，片上资源丰富，具有实时性强、性价比高、外设丰富的优点。所述的传感器模块为逐飞科技的六轴姿态检测传感器ICM-20602、云电高科的体温传感器WD3703和RISYM公司的心率血氧传感器MAX30102组成。ICM-20602属于新一代的姿态检测传感器，其测量的精度要比MPU系列高，噪声比MPU系列要小。WD3703总共只有三根引脚，外围电路只有1个电阻和一个电容，同时仅需一个独特的Single-Line的接口就能实现数据的传输，虽然电路简单，但其温度测量精度可控制在0.1度。MAX30102相比上一代MAX30100增加了一层玻璃盖板，从而大大降低了噪声干扰。所述的电源模块由TELESKY公司的电源芯片AMS1117和TYPE-C接口以及纽扣电源组成，AMS1117电源芯片具有多个可调输出电压，精度高，并具有过热保护功能。温度范围可从-40℃~125℃。所述的通信模块由乐鑫公司的WIFI&蓝牙二合一芯片ESP32-DOWDQ6和讯卡科技的射频标签FM11RF08组成；其中ESP32-DOWDQ6WIFI&蓝牙二合一芯片具有两个可以单独控制的CPU内核，时钟频率可调，范围80MHz到240MHz，+19.5dBm天线端输出功率，确保良好的覆盖范围,集成4MBflash，睡眠电流小于5μA，适用于电池供电的可穿戴电子设备。所述的定位模块采用中科微电子的三代北斗+GPS双模导航定位芯片ATGM336H，基于中科微第四代低功耗GNSSSOC单芯片—AT6558，支持多种卫星导航系统，包括中国的BDS（北斗卫星系统）、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO、日本的QZSS以及卫星增强系统SBAS（WAAS，EGNOS，GAGAN，MSAS）。是一款真正意义的六合一多模卫星导航定位芯片，包含32个跟踪通道，可以同时接收六个卫星导航系统的GNSS信号，并且实现联合定位、导航与授时。具有高灵敏度、低功耗、低成本的优势。所述的预警模块为利战公司的震动马达模块，其通过MOS管放大驱动，高电平可触发震动，低电平截止；同时可以通过PWM控制马达震动的强度。所述的显示模块为TELESKY公司的0.96寸OLED显示，OLED由于自发光、不需要背光源，因此其功耗低，更加适合小系统。该模块支持3.3V以及5V供电，可显示汉字，ASCII、图案等；同时支持IIC以及SPI接口。附图说明图1为本专利技术专利手环硬件结构框图；图2为本专利技术专利主控模块原理图；图3为本专利技术专利主控与传感器模块连接原理图；图4为本专利技术专利主控与电源模块连接原理图；图5为本专利技术专利主控与通信模块连接原理图；图6为本专利技术专利主控与定位模块连接原理图；图7为本专利技术专利主控与预警模块连接原理图；图8为本专利技术专利主控与显示模块连接原理图。具体实施方式为了更清楚地说明专利技术专利中的技术方案，下面将结合附图对本专利技术专利作具体的介绍。如图2所示，一种智能手环的硬件结构框图，采用模块化设计，包括：主控模块、传感器模块、电源模块、通信模块、定位模块、显示模块、预警模块。其中主控模块采用ST公司的STM32L43LCCT6芯片，其中电容C4、C3、和晶振X2构成了32.768KHZ晶振；电容C1、C2以及晶振X1构成了主控的8MHZ晶振；电阻R1、电容C10以及按键S1构成了主控的复位电路；各个模块分别与主控模块电性连接，实现对学生体质的采集，监测传输等功能。如图3所示，所述的传感器模块为逐飞科技的六轴姿态检测传感器ICM-20602、云电高科的体温传感器WD3703以及RISYM公司的心率血氧传感器MAX30102组成。六轴姿态检测传感器ICM-20602采用卡尔曼滤波技术，陀螺仪自动零偏标定，软件功能丰富，主控通过引脚PA8、PA9、VDD、VSS与其引脚SCL、SDA、VCC、GND一一对应连接。当学生开始体测，则通过六轴姿态检测传感器进行测量。体温传感器WD3703通过DOUT_Temp、VCC、GND引脚分别与主控模块的PA1、VDD、VSS引脚对应连接。体温传感器WD3703从学生佩戴上手环的同时开始测量学生人体温度，当人体温度超过人体正常体温时将警报信息传输至CPU。心率传感器MAX30102通过SCL、SDA、VCC、GND引脚与主控的PB13、PB14、VDD、VSS引脚进行对应连接。同样将人体心率分为正常阶段、预警阶段以及警报阶段三个阶段，当学生在进行体育训练时达到预警阶段心率传感器MAX30102将预警信息传输至CPU，CPU将体温传感器反馈信息与微心率血氧传感器相结合进行信息判断，同时将预警信息传输至教师手持端，教师通过教师手持端发送信息至学生手环指示学生接下来的行动。如图4所示，所述的电源模块由TELESKY公司的电源芯片AMS1117和TYPE-C接口以及纽扣电源组成，电源模块通过VOUT以及GND与主控模块的VBAT以及VSS对应连接。AMS1117电源芯片具有多个可调输出电压，精度高，并具有过热保护功能，温度范围可从-40℃~12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术专利涉及一种用于在校学生体质监测的智能手环，其特征在于：采用模块化设计，包括主控模块、传感器模块、电源模块、通信模块、定位模块、显示模块、预警模块。/n

【技术特征摘要】
1.本发明专利涉及一种用于在校学生体质监测的智能手环，其特征在于：采用模块化设计，包括主控模块、传感器模块、电源模块、通信模块、定位模块、显示模块、预警模块。


2.根据权利要求1所述的一种用于在校学生体质监测的智能手环，其特征在于：主控模块采用ST公司的STM32L43LCCT6芯片，并通过片上资源分别与各个功能模块连接。


3.根据权利要求1所述的一种用于在校学生体质监测的智能手环，其特征在于：所述的传感器模块由逐飞科技的六轴姿态检测传感器ICM-20602、云电高科的体温传感器WD3703和RISYM公司的心率血氧传感器MAX30102组成；ICM-20602的测量精度要比MPU系列高，噪声比MPU系列要小...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡黄水，韩博，韩优佳，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22