本文關(guān)鍵詞：基于TI CC2540處理器的身姿監(jiān)測可穿戴設(shè)備的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：可穿戴類型的人體姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備的算法具有一定的通用性,可以廣泛使用在醫(yī)療、工業(yè)建設(shè)、無人機(jī)開發(fā)、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實等熱門領(lǐng)域;這樣的課題有較高的研究和實踐價值,涉及力學(xué)、電子學(xué)、數(shù)學(xué)空間建模等多方面能力的融合考察,有很強的系統(tǒng)性和實用性。因此,需要設(shè)計一種新型的無線可穿戴式人體身體姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),易于佩戴,實時采集使用者身姿坐姿、運動計步、體感游戲等數(shù)據(jù),通過低功耗藍(lán)牙4.0協(xié)議和佩戴在身上的可穿戴設(shè)備,把身體姿態(tài)信息傳送到手機(jī)客戶端APP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示,一方面可以預(yù)防坐姿不端正帶來的身體疾病,另一方面結(jié)合體感游戲?qū)崿F(xiàn)娛樂的功能。首先,基于LIS3DH采集的三軸加速度數(shù)據(jù)建立動態(tài)閾值模型,當(dāng)人體坐姿不端正時驅(qū)動微型振動電機(jī)震動提醒。建立相應(yīng)的硬件電路設(shè)計和軟件算法實現(xiàn),并對于算法模型進(jìn)行了解釋和實驗嘗試,保證項目的可實現(xiàn)性。然后,對采集的加速度數(shù)據(jù)加以擴(kuò)展應(yīng)用,結(jié)合計步器的實現(xiàn)原理,實現(xiàn)了記步、計算距離、卡路里等設(shè)備的擴(kuò)展功能。其次,將下位機(jī)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)通過低功耗藍(lán)牙4.0協(xié)議傳輸?shù)绞謾C(jī)APP上,結(jié)合開發(fā)體感游戲驅(qū)動人物的運動,從而實現(xiàn)活動鍛煉身體的目的。最后,完成了姿態(tài)提醒和記步功能的相關(guān)測試,對于記步功能可以進(jìn)一步優(yōu)化算法執(zhí)行效率;對于姿態(tài)監(jiān)測可以進(jìn)一步擴(kuò)展陀螺儀等傳感器,采用四元數(shù)等方式完善姿態(tài)識別和監(jiān)測算法的完整性和可擴(kuò)展性。
【關(guān)鍵詞】：CC2540 LIS3DH 體感游戲 醫(yī)療設(shè)備 身姿監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP368.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景、意義10-13
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15
• 1.3 本項目的主要內(nèi)容和章節(jié)安排15-17
• 1.3.1 本項目的主要內(nèi)容15-16
• 1.3.2 本項目的章節(jié)安排16-17
• 本章小結(jié)17-18
• 第2章 身姿監(jiān)測設(shè)備的相關(guān)原理和總體實現(xiàn)方案18-27
• 2.1 身姿監(jiān)測設(shè)備的工作原理18-22
• 2.1.1 通用人體測量知識18-19
• 2.1.2 人體模型建立19-21
• 2.1.3 人體模型數(shù)學(xué)描述21-22
• 2.1.4 論文模型的選擇和原理解析22
• 2.2 可穿戴設(shè)備的性能要求22-23
• 2.3 系統(tǒng)整體設(shè)計方案23-26
• 2.3.1 系統(tǒng)流程框圖24
• 2.3.2 微控制器的選型24-25
• 2.3.3 傳感器的選型25
• 2.3.4 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的選擇25
• 2.3.5 人機(jī)交互方案的選擇25-26
• 本章小結(jié)26-27
• 第3章 系統(tǒng)整體硬件電路的設(shè)計和實現(xiàn)27-34
• 3.1 CC2540MCU的最小系統(tǒng)設(shè)計27-29
• 3.2 LIS3DH驅(qū)動電路29
• 3.3 數(shù)據(jù)存儲電路29-30
• 3.4 電容觸摸開關(guān)和微型振動電機(jī)電路30-31
• 3.5 穩(wěn)壓電源電路31-32
• 3.6 PCB版圖和打樣32-33
• 本章小結(jié)33-34
• 第4章 系統(tǒng)整體軟件算法的設(shè)計和實現(xiàn)34-46
• 4.1 軟件設(shè)計流程圖34-35
• 4.2 姿態(tài)監(jiān)測算法設(shè)計35-37
• 4.2.1 加速度變化35
• 4.2.2 動態(tài)閾值和動態(tài)精度35-36
• 4.2.3 數(shù)字濾波器36-37
• 4.3 記步、距離、速度、卡路里算法設(shè)計37-38
• 4.4 人機(jī)交互展示38-41
• 4.4.1 人機(jī)交互流程圖38-39
• 4.4.2 三種模式展示39
• 4.4.3 計步器界面39-41
• 4.5 體感游戲41-44
• 4.6 CC2540 OAD在線程序升級44-45
• 本章小結(jié)45-46
• 第5章 體感游戲的開發(fā)和實現(xiàn)46-53
• 5.1 體感游戲介紹46-47
• 5.2 本設(shè)計體感游戲介紹47-49
• 5.3 COCOS2D開發(fā)平臺介紹49-50
• 5.4 本設(shè)計體感游戲的開發(fā)50-52
• 本章小結(jié)52-53
• 第6章 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果分析53-59
• 6.1 硬件系統(tǒng)測試53-54
• 6.1.1 開發(fā)板測試53-54
• 6.2 軟件系統(tǒng)調(diào)試54-57
• 6.2.1 下位機(jī)軟件54-56
• 6.2.2 手機(jī)APP開發(fā)（上位機(jī)軟件）56-57
• 6.3 結(jié)果記錄和分析57-58
• 6.3.1 身姿提醒測試57
• 6.3.2 計步器功能測試57-58
• 本章小結(jié)58-59
• 第7章 總結(jié)及未來展望59-61
• 7.1 論文工作總結(jié)59
• 7.2 項目未來展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 作者簡介與科研成果64-65
• 致謝65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：884597