手环硬件方案选择及其对比(共6页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上有关该文档:此文档的内容包括中老年智能手环的功能需求。并保护两个硬件设计方案。对这两个方案进行对比说明文档所有者：北京*有限公司文档版本记录：版本号负责人完成时间备注1.02014-08-55目录1. 产品功能需求1. 位置检测，GPS功能，用于识别中老年人走失、位置定位2. 心率测量，用于检测心率，确保身体处于健康状态3. 计步4. 跌倒检测5. 2G通讯，支持SIM卡，实现服务器与APP通讯6. 蓝牙通信，通过蓝牙与手机APP通讯7. 振动提醒8. LED指示灯9. 跌倒或者心率不正常时紧急呼叫SOS10. 长时间待机，大容量充电锂电池计步和跌倒检测功能由加速度传

2、感器采集数据分析得出。心率测量由心率传感器及周边电路实现。实现上述功能需要的硬件模块图如下：电池管理电路主要包括锂电池充电电路及接口，各个模块供电的稳压电路。这部分采用PT236T30E2+ AAT3221即可，技术成熟，这里不再进行其他的说明。心率传感器现有的压力测量方式，光电测量方式两种。下面会介绍两种方式的优缺点及实现过程主要芯片选型。加速度计测量手环的加速度变化，根据加速度变化，可以分析完成计步和跌倒检测功能。按钮、指示灯、振动马达由于人机交互，可以直接使用CPU的IO口进行控制，这里也不再进行说明。GSM、蓝牙主要完成通信功能；GPS完成获取位置的功能；CPU完成整体功能的逻辑实现，

3、因为其中一些模块是集成在一起的，因此这里放到一起进行方案分析。2. GSM+GPS+蓝牙+CPU该部分的实现主要两种方式，一种是按照功能选择芯片后自己设计电路实现所有功能；另外一种是使用现有的通信模块+外部CPU芯片。2.1 联发科芯片实现该方案使用联发科的GSM通信CPU芯片MT6260作为主芯片、2G通信和蓝牙通信模块，外加联发科的GSP接收芯片MT3336和射频信号放大芯片RDA6625实现。该方案的模块图如下：2.2 通信模块+CPU实现SIM808新一代GPS+GPRS二合一模块能完成2G通信和GPS位置信号采集，而且该模块集成了蓝牙3.0+EDR功能，体积只有24*24*3（mm）

4、。再外加一个CPU芯片即可完成该部分功能，使用现有模块可以减少射频电路设计的复杂程度。该方案的模块图如下：2.3 两种方案对比两种方案的对比如下：方案联发科芯片实现通信模块+CPU实现成本3. 心率传感器设计方案心率传感器现有的压力测量方式，光电测量方式两种。而且为了保证能够检测到，可以在手环上设计并联多个传感器。这里主要设计三个方案，使用压力传感器；使用一个红外反射模块；使用两个红外反射模块。3.1 方案1-压力传感器将压力传感器放在手环接触手腕动脉位置，然后再脉冲进行跳动过程，采集压力信号，并通过滤波电路和运放电路进行处理，得到一个电压信号传输给CPU的ADC模块。该方案的技术难度主要有如

5、下几点：1. 压力信号变化小，使用常规的压力传感器分辨率不够，测量的压力信号较小，容易受到干扰，使用分辨率较高的传感器成本比较高，不合适。2. 滤波电路的设计是个难点3. 手环上传感器安装不方便，需要紧贴皮肤，并有一点的压力，对佩戴者来说会不舒适。因此该方案设计暂不考虑。3.2 方案2-单个红外反射模块NJL5303R,COBP光反射器,最适合检测脉搏用的高性能医疗保健设备,其特点包括首先能扩大脉搏测量配套设备的应用范围。其次使用了最适合测量脉搏用的发光波长，NJL5303R采用了570nm发光波长的绿光，与红外光相比反射率更高，测量感度更高，同时提高了S/N比特性。而且该芯片的价格约一片11

6、左右，能够在手环上进行使用。使用该模块硬件设计模块图如下：3.3 方案3-两个红外反射模块使用一个NJL5303R芯片，在手环使用过程中可以会出现该模块与皮肤间隙太大等情况，造成测量不准确。如果使用两个NJL5303R芯片，安装在手环上的两个不同位置，设计手环时，能保证至少其中一个NJL5303R芯片和皮肤进行接触。通过两个即可能保证对心率测量的准确性。4. 加速度计芯片选型设计下面几种常用的三轴加速度计芯片对比芯片MMA8653FCADXL335MMA7455精度10位AD采集模拟信号10位AD采集量程±2g,±4g,±8g可选±3g固定±2g,±4g,±8g可选接口IIC模拟信号IIC+SPI体积2mm x 2mm x 1mm4mm×4mm×1.45 mm3mmx5mmx