本文關(guān)鍵詞：低功耗無按鍵運動腕表的設(shè)計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著可穿戴設(shè)備的興起和人們對自身健康意識的增強,具備運動檢測功能的運動腕表正逐漸走入人們的生活。無按鍵運動腕表相比于有按鍵運動腕表具有外觀時尚、防水性好等優(yōu)點,具備良好的用戶體驗和計步性能,但同時也面臨著各種各樣的功耗問題。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點包括： 本文首先定義了一套完整的無按鍵運動腕表系統(tǒng),包括腕表的功能定義和腕表的工作模式,然后對該運動腕表的各個功能模塊進行設(shè)計,包括算法上的低功耗優(yōu)化,最后將這些功能模塊集成起來,實現(xiàn)一個完整的低功耗無按鍵運動腕表。 本文設(shè)計的無按鍵運動腕表利用敲擊代替按鍵來控制時間狀態(tài)顯示和運動狀態(tài)切換,并提出了預(yù)測敲擊算法,即在敲擊算法的基礎(chǔ)上加入前置動作抬臂的檢測來進行優(yōu)化,在不降低用戶體驗的情況下,可以大大減少計算的復(fù)雜度和時間,進而達到減少功耗的目的。本文還在常規(guī)計步算法的基礎(chǔ)上提出了根據(jù)運動狀態(tài)自適應(yīng)地調(diào)節(jié)加速度傳感器采樣率和算法計算次數(shù)的自適應(yīng)計步算法,在保證計步準(zhǔn)確度和靈敏度的情況下有效地降低了功耗。另外,還增加了睡眠翻身次數(shù)監(jiān)測模塊,用于監(jiān)測人們的睡眠質(zhì)量。 本文基于低功耗藍(lán)牙技術(shù),設(shè)計了一套完整的通信模塊,有效地實現(xiàn)了腕表和手機之間的數(shù)據(jù)和時間的同步。本文還設(shè)計了運動睡眠數(shù)據(jù)庫,包括運動睡眠數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義,數(shù)據(jù)庫的初始化和數(shù)據(jù)的讀寫擦除機制,并考慮了數(shù)據(jù)庫溢出等問題,該數(shù)據(jù)庫能夠?qū)\動睡眠數(shù)據(jù)進行有效的管理。 本文基于TI的片上系統(tǒng)CC2541以及ADI的加速度傳感器ADXL362進行開發(fā),將預(yù)測敲擊算法和自適應(yīng)計步算法應(yīng)用于該運動腕表中,實驗結(jié)果表明,這兩種改進算法能夠有效地減少處理器運算時間,在保證用戶體驗和計步精度的情況下顯著降低系統(tǒng)功耗。另外低功耗藍(lán)牙通信模塊和運動睡眠數(shù)據(jù)庫的設(shè)計也對類似產(chǎn)品的開發(fā)有很好的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：運動腕表 加速度傳感器 低功耗藍(lán)牙 低功耗 高精度
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP368.33
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-15
• 1.1 本文研究的背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的任務(wù)和主要內(nèi)容13-15
• 2 腕表定義15-19
• 2.1 腕表功能定義15
• 2.2 腕表工作模式15-17
• 2.3 功能模塊17-18
• 2.3.1 敲擊檢測模塊17
• 2.3.2 運動睡眠監(jiān)測模塊17
• 2.3.3 低功耗藍(lán)牙通信模塊17-18
• 2.3.4 運動睡眠數(shù)據(jù)庫模塊18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 3 敲擊檢測算法19-28
• 3.1 基本敲擊檢測算法19-21
• 3.1.1 基本原理19
• 3.1.2 信號調(diào)理19-20
• 3.1.3 敲擊檢測狀態(tài)機20-21
• 3.2 預(yù)測敲擊檢測算法21-25
• 3.2.1 工作原理21-23
• 3.2.2 抬臂檢測23-24
• 3.2.3 降臂檢測24-25
• 3.3 實驗結(jié)果25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 4 運動睡眠算法28-38
• 4.1 運動算法28-33
• 4.1.1 物理模型28-29
• 4.1.2 常用計步算法29-30
• 4.1.2.1 動態(tài)閾值法29-30
• 4.1.2.2 峰值檢測法30
• 4.1.3 自適應(yīng)計步算法30-33
• 4.1.3.1 基本原理30-31
• 4.1.3.2 算法流程31-33
• 4.2 睡眠算法33-34
• 4.2.1 物理模型33
• 4.2.2 算法流程33-34
• 4.3 實驗結(jié)果34-37
• 4.3.1 運動算法測試34-36
• 4.3.2 睡眠算法測試36-37
• 4.4 本章小結(jié)37-38
• 5 基于低功耗藍(lán)牙技術(shù)的通信模塊38-50
• 5.1 低功耗藍(lán)牙介紹38-43
• 5.1.1 基本介紹38
• 5.1.2 低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧38-40
• 5.1.3 應(yīng)用配置文件(Profile)40-41
• 5.1.4 低功耗藍(lán)牙通信過程41-43
• 5.2 腕表的低功耗藍(lán)牙通信模塊實現(xiàn)43-49
• 5.2.1 腕表的應(yīng)用配置文件定義43-44
• 5.2.2 腕表的特征值定義44-47
• 5.2.3 腕表通信流程47-49
• 5.2.3.1 用戶定義47-48
• 5.2.3.2 時間同步48
• 5.2.3.3 運動睡眠數(shù)據(jù)同步48-49
• 5.3 本章小結(jié)49-50
• 6 運動睡眠數(shù)據(jù)庫50-56
• 6.1 基本介紹50
• 6.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)50-52
• 6.2.1 數(shù)據(jù)庫信息50-51
• 6.2.2 數(shù)據(jù)頁信息51
• 6.2.3 運動數(shù)據(jù)51-52
• 6.2.4 睡眠數(shù)據(jù)52
• 6.3 數(shù)據(jù)庫管理52-55
• 6.3.1 數(shù)據(jù)庫初始化52-54
• 6.3.2 數(shù)據(jù)管理54-55
• 6.3.2.1 讀取54
• 6.3.2.2 寫入54
• 6.3.2.3 溢出54-55
• 6.3.2.4 擦除更新55
• 6.4 本章小結(jié)55-56
• 7 腕表的軟硬件實現(xiàn)56-73
• 7.1 硬件設(shè)計56-61
• 7.1.1 低功耗藍(lán)牙芯片56-57
• 7.1.2 加速度傳感器57-59
• 7.1.3 系統(tǒng)硬件架構(gòu)及電路圖59-61
• 7.2 軟件設(shè)計61-66
• 7.2.1 腕表端軟件61-63
• 7.2.1.1 軟件系統(tǒng)框架61-63
• 7.2.1.2 應(yīng)用任務(wù)63
• 7.2.2 手機端軟件63-66
• 7.2.2.1 低功耗藍(lán)牙通信64-66
• 7.2.2.2 運動距離和卡路里計算66
• 7.3 開發(fā)調(diào)試環(huán)境66-69
• 7.4 成果及測試69-72
• 7.4.1 系統(tǒng)實物圖69-70
• 7.4.2 測試70-72
• 7.5 本章小結(jié)72-73
• 8 總結(jié)與展望73-75
• 8.1 論文研究工作總結(jié)73-74
• 8.2 未來工作展望74-75
• 參考文獻75-78
• 作者簡歷及在學(xué)習(xí)期間取得的科研成果78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王淑華;;MEMS傳感器現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];微納電子技術(shù);2011年08期

2 宋浩然;廖文帥;趙一鳴;;基于加速度傳感器ADXL330的高精度計步器[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2006年04期

3 戴劍松;李靖;顧忠科;孫飆;;步行和日常體力活動能量消耗的推算[J];體育科學(xué);2006年11期

  本文關(guān)鍵詞：低功耗無按鍵運動腕表的設(shè)計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：308371