一种多功能的智能手环.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510657413.1 (22)申请日 2015.10.13 A44C 5/00(2006.01) A61B 5/0205(2006.01) (71)申请人 深圳市鹏达诚科技股份有限公司 地址 518113 广东省深圳市宝安区观澜街道 大三社区 BDC 国际观澜工业园第二幢 二层 A1 区 (72)发明人 胡玉屏 李志雄 张娜娜 (54) 发明名称 一种多功能的智能手环 (57) 摘要 本发明涉及可穿戴设备领域， 尤其地涉及一 种多功能的智能手环。 其包括传感器模块、 微处理 器、 蓝牙通讯模块、 电源模块、 显示屏模块、 驱动电

2、路以及响应模块 ； 传感器模块和微处理器连接 ； 蓝牙通讯模块和微处理器连接 ； 显示屏模块和微 处理器连接， 微处理器通过显示屏模块显示相关 信息 ； 驱动电路分别和微处理器、 响应模块连接， 微处理器往驱动电路输入 PWM 信号， 驱动电路放 大 PWM 信号并输入响应模块， 使响应模块产生不 同的动作。采用此智能手环， 其能够监测和采集 境温度、 人体生理参数和用户运动状态， 而且还可 根据监测和采集的数据发出相应的信息以提醒用 户。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 106562521 A 2

3、017.04.19 CN 106562521 A 1/2 页 2 1.一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 包括传感器模块、 微处理器、 蓝牙通讯模块、 电源模块、 显示屏模块、 驱动电路以及响应模块 ； 传感器模块和微处理器连接并往微处理器 输入所采集的传感信号 ； 蓝牙通讯模块和微处理器连接， 微处理器通过蓝牙通讯模块和外 界通讯 ； 显示屏模块和微处理器连接， 微处理器通过显示屏模块显示相关信息 ； 驱动电路 分别和微处理器、 响应模块连接， 微处理器往驱动电路输入 PWM 信号， 驱动电路放大 PWM 信 号并输入响应模块， 使响应模块产生不同的动作 ； 所述电源模块分别和微处理器、

4、 显示屏模 块、 蓝牙通讯模块连接并提供电源。 2.根据权利要求 1 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述传感器模块包括 温度传感器、 心率传感器、 血氧浓度传感器、 三轴加速度传感器、 陀螺仪和磁力计。 3.根据权利要求 1 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述驱动电路包括第 一驱动电路和第二驱动电路， 响应模块包括 LED 灯、 蜂鸣器、 扬声器以及振动马达， 第一驱 动电路分别和 LED 灯、 蜂鸣器、 扬声器连接， 第二驱动电路和振动马达连接。 4.根据权利要求 3 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述第一驱动电路包 括第一电阻、 第一三极管以

5、及 FPC 连接器， 第一电阻的一端和微处理器连接， 另一端和第 一三极管的基极连接， 第一三极管的集电极和 FPC 连接器连接， 第一三极管的基极接地。 5.根据权利要求 3 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述第二驱动电路包 括第二电阻、 第三电阻、 第四电阻、 第二三极管、 第一二极管、 第一电容以及振动马达， 振动 马达具有两个信号输入端 ； 第二电阻的一端和微处理器连接， 第二电阻的另一端分别和第 三电阻的一端、 第二三极管的基极连接， 第三电阻的另一端接地， 第二三极管的发射极接 地， 第二三极管的基极分别和第一二极管的正极、 第一电容的一端连接， 第一电容的另一端

6、和振动马达的第一信号输入端连接， 第一二极管的负极分别和第四电阻的一端、 振动马达 的第二信号输入端连接， 第四电阻的另一端和电源模块连接。 6.根据权利要求 1 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述电源模块包括充 电管理单元和无线充电单元 ； 所述充电管理单元包括 USB 接口电路、 充电控制芯片、 电池以 及三个稳压芯片， 外部电源通过 USB 接口电路和充电控制芯片连接， 充电控制芯片产生稳 定电流为电池充电 ； 充电控制芯片分别和第一稳压芯片、 第二稳压芯片、 第三稳压芯片连 接， 第一稳压芯片产生第一电压并往微处理器和传感器模块输入第一电压， 第二稳压芯片 产生第二电压

7、并往蓝牙通讯模块输入第二电压， 第三稳压芯片产生第三电压并往显示屏模 块输入第三电压。 7.根据权利要求 6 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述无线充电单元包 括无线接收模块和无线发射模块， 无线接收模块耦接无线发射模块。 8.根据权利要求 7 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述无线接收模块包 括谐振电路、 整流滤波电路和电压转换电路， 谐振电路往整流滤波电路输入高频交流电压， 整流滤波电路将高频交流电压整流成直流电并往电压转换电路输入稳定的直流电， 电压转 换电路产生电压激励并通过 USB 接口电路输入充电控制芯片。 9.根据权利要求 8 所述的一种多功能的智

8、能手环， 其特征在于 ： 所述谐振电路包括线 圈、 第二电容、 第三电容、 第四电容、 第五电容、 第六电容以及第七电容， 线圈的一端分别和 第二电容的一端、 第三电容的一端、 第四电容的一端、 第五电容的一端连接， 第二电容的另 一端分别和第三电容的另一端、 第四电容的另一端、 第五电容的另一端、 第六电容的一端、 权 利 要 求 书 CN 106562521 A 2 2/2 页 3 第七电容的一端连接， 第六电容的另一端和第七电容的另一端均接至线圈的另一端。 10.根据权利要求 7 所述的一种多功能的智能手环， 其特征在于 ： 所述无线发射模块包 括无线充电发射控制器、 无线充电发射器以及

9、 PWM 发生器， 无线充电发射控制器分别与无 线充电发射器和 PWM 发生器连接， 控制无线充电发射器和 PWM 发生器的信号动作， PWM 发生 器和无线充电发射器连接， PWM 发生器根据无线充电发射控制器的传来控制信号产生一定 频率的振荡信号， 并将此振荡信号输入无线充电发射器， 无线充电发射器将该振动信号进 行放大处理并产生谐振信号。 权 利 要 求 书 CN 106562521 A 3 1/4 页 4 一种多功能的智能手环 技术领域 0001 本发明涉及可穿戴设备领域， 尤其地涉及一种多功能的智能手环。 背景技术 0002 智能手环可以为用户记录日常生活中的锻炼、 睡眠和饮食等实时

10、数据， 并将这些 数据与终端同步， 起到通过数据指导健康生活的作用。 发明内容 0003 本发明为了克服现有技术的不足， 目的旨在提供一种多功能的智能手环， 其能够 监测和采集境温度、 人体生理参数和用户运动状态， 而且还可根据监测和采集的数据发出 相应的信息以提醒用户。 0004 为了解决上述的技术问题， 本发明提出的基本技术方案为 ： 0005 一种多功能的智能手环， 其包括传感器模块、 微处理器、 蓝牙通讯模块、 电源模块、 显示屏模块、 驱动电路以及响应模块 ； 传感器模块和微处理器连接并往微处理器输入所采 集的传感信号 ； 蓝牙通讯模块和微处理器连接， 微处理器通过蓝牙通讯模块和外界

11、通讯 ； 显示屏模块和微处理器连接， 微处理器通过显示屏模块显示相关信息 ； 驱动电路分别和微 处理器、 响应模块连接， 微处理器往驱动电路输入 PWM 信号， 驱动电路放大 PWM 信号并输入 响应模块， 使响应模块产生不同的动作 ； 所述电源模块分别和微处理器、 显示屏模块、 蓝牙 通讯模块连接并提供电源。 0006 进一步， 所述传感器模块包括温度传感器、 心率传感器、 血氧浓度传感器、 三轴加 速度传感器、 陀螺仪和磁力计。 0007 进一步， 所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路， 响应模块包括 LED 灯、 蜂鸣器、 扬声器以及振动马达， 第一驱动电路分别和 LED 灯、 蜂

12、鸣器、 扬声器连接， 第二驱动 电路和振动马达连接。 0008 进一步， 所述第一驱动电路包括第一电阻、 第一三极管以及 FPC 连接器， 第一电阻 的一端和微处理器连接， 另一端和第一三极管的基极连接， 第一三极管的集电极和 FPC 连 接器连接， 第一三极管的基极接地。 0009 进一步， 所述第二驱动电路包括第二电阻、 第三电阻、 第四电阻、 第二三极管、 第 一二极管、 第一电容以及振动马达， 振动马达具有两个信号输入端 ； 第二电阻的一端和微处 理器连接， 第二电阻的另一端分别和第三电阻的一端、 第二三极管的基极连接， 第三电阻的 另一端接地， 第二三极管的发射极接地， 第二三极管的

13、基极分别和第一二极管的正极、 第一 电容的一端连接， 第一电容的另一端和振动马达的第一信号输入端连接， 第一二极管的负 极分别和第四电阻的一端、 振动马达的第二信号输入端连接， 第四电阻的另一端和电源模 块连接。 0010 进一步， 所述电源模块包括充电管理单元和无线充电单元 ； 所述充电管理单元包 括 USB 接口电路、 充电控制芯片、 电池以及三个稳压芯片， 外部电源通过 USB 接口电路和充 说 明 书 CN 106562521 A 4 2/4 页 5 电控制芯片连接， 充电控制芯片产生稳定电流为电池充电 ； 充电控制芯片分别和第一稳压 芯片、 第二稳压芯片、 第三稳压芯片连接， 第一稳

14、压芯片产生第一电压并往微处理器和传感 器模块输入第一电压， 第二稳压芯片产生第二电压并往蓝牙通讯模块输入第二电压， 第三 稳压芯片产生第三电压并往显示屏模块输入第三电压。 0011 进一步， 所述无线充电单元包括无线接收模块和无线发射模块， 无线接收模块耦 接无线发射模块。 0012 进一步， 所述无线接收模块包括谐振电路、 整流滤波电路和电压转换电路， 谐振电 路往整流滤波电路输入高频交流电压， 整流滤波电路将高频交流电压整流成直流电并往电 压转换电路输入稳定的直流电， 电压转换电路产生电压激励并通过 USB 接口电路输入充电 控制芯片。 0013 进一步， 所述谐振电路包括线圈、 第二电容

15、、 第三电容、 第四电容、 第五电容、 第六 电容以及第七电容， 线圈的一端分别和第二电容的一端、 第三电容的一端、 第四电容的一 端、 第五电容的一端连接， 第二电容的另一端分别和第三电容的另一端、 第四电容的另一 端、 第五电容的另一端、 第六电容的一端、 第七电容的一端连接， 第六电容的另一端和第七 电容的另一端均接至线圈的另一端。 0014 进一步， 所述无线发射模块包括无线充电发射控制器、 无线充电发射器以及 PWM 发生器， 无线充电发射控制器分别与无线充电发射器和 PWM 发生器连接， 控制无线充电发 射器和 PWM 发生器的信号动作， PWM 发生器和无线充电发射器连接， PW

16、M 发生器根据无线充 电发射控制器的传来控制信号产生一定频率的振荡信号， 并将此振荡信号输入无线充电发 射器， 无线充电发射器将该振动信号进行放大处理并产生谐振信号。 0015 本发明的有益效果是 ： 0016 1、 由于采用温度传感器、 心率传感器、 血氧浓度传感器、 三轴加速度传感器、 陀螺 仪和磁力计， 智能手环能够监测人体的心率、 血氧浓度以及运动状态， 还能够采集周围环境 温度， 智能手环依据所采集的数据进行分析和判断， 并由此触发响应设备， 比如 LED 灯、 蜂 鸣器、 扬声器和振动马达， 响应设备产生相对应的动作以提醒用户。因此， 用户能够很方便 地通过本发明智能手环管理自己的

17、生活习惯。 0017 2、 充电管理单元采用三个稳压芯片， 三个稳压芯片能够为智能手环相对应的电路 模块提供相对应电压激励， 因此本发明的充电管理单元电路架构合理科学， 避免了因一个 稳压芯片产生多个电压激励而导致智能手环整机的工作不稳定和不可靠的问题， 从而提高 了本发明智能手环的续航能力。 0018 3、 本发明的智能手环具有无线充电的功能， 用户可以不受充电线距离的约束， 可 以随处充电。而且， 本发明中的无线充电单元的电路结构设计科学， 并且工作稳定可靠。 附图说明 0019 图 1 为本实施例提供的一种多功能的智能手环的电路结构示意图。 0020 图 2 为本实施例提供的第一驱动电路

18、结构示意图。 0021 图 3 为本实施例提供的第二驱动电路结构示意图。 0022 图 4 为本实施例提供的无线充电单元电路结构示意图。 0023 图 5 为本实施例提供的无线接收模块中谐振电路结构示意图。 说 明 书 CN 106562521 A 5 3/4 页 6 0024 图 6 为本实施例提供的无线接收模块中整流滤波电路结构示意图。 具体实施方式 0025 以下将结合附图 1 至 6 对本发明做进一步的说明， 但不应以此来限制本发明的保 护范围。为了方便说明并且理解本发明的技术方案， 以下说明所使用的方位词均以附图所 展示的方位为准。 0026 如图 1 所示， 本实施例提供的一种多功

19、能的智能手环包括传感器模块、 微处理器、 蓝牙通讯模块、 电源模块、 显示屏模块、 驱动电路以及响应模块 ； 传感器模块和微处理器连 接并往微处理器输入所采集的传感信号 ； 蓝牙通讯模块和微处理器连接， 微处理器通过蓝 牙通讯模块和外界通讯 ； 显示屏模块和微处理器连接， 微处理器通过显示屏模块显示相关 信息 ； 驱动电路分别和微处理器、 响应模块连接， 微处理器往驱动电路输入 PWM 信号， 驱动 电路放大 PWM 信号并输入响应模块， 使响应模块产生不同的动作 ； 电源模块分别和微处理 器、 显示屏模块、 蓝牙通讯模块连接并提供电源。 其中， 传感器模块包括温度传感器、 心率传 感器、 血

20、氧浓度传感器、 三轴加速度传感器、 陀螺仪和磁力计。温度传感器采集周围环境的 温度参数， 心率传感器监测用户的心率参数， 血氧浓度传感器监测用户的血氧浓度参数， 三 轴加速度传感器、 陀螺仪和磁力计监测用户的运动状态， 运动状态包括用户的加速度、 静止 和运动。本实施例提供的微处理器采用单片机， 当然还可以采用 ARM 处理器或者 DSP 处理 器等其他微处理器。 由于智能手环能够监测和采集境温度、 人体生理参数和用户运动状态， 而且还可根据监测和采集的数据发出相应的信息以提醒用户， 因此， 用户能够很方便地通 过本发明智能手环管理自己的生活习惯。 0027 驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动

21、电路， 响应模块包括 LED 灯、 蜂鸣器、 扬声 器以及振动马达， 第一驱动电路分别和 LED 灯、 蜂鸣器、 扬声器连接， 第二驱动电路和振动 马达连接。 0028 如图2所示， 第一驱动电路包括第一电阻R1、 第一三极管Q1以及FPC连接器， 第一 电阻 R1 的一端和微处理器 MCU 连接， 另一端和第一三极管 Q1 的基极连接， 第一三极管 Q1 的集电极和 FPC 连接器连接， 第一三极管 Q1 的基极接地。微处理器 MCU 可对第一驱动电路 发送 PWM 信号， 第一驱动电路将该 PWM 信号进行放大处理， 驱动 LED 灯发光或者蜂鸣器鸣叫 或者扬声器发出警报。 0029 如图

22、 3 所示， 第二驱动电路包括第二电阻 R2、 第三电阻 R3、 第四电阻 R4、 第二三极 管 Q2、 第一二极管 D1、 第一电容 C1 以及振动马达 M1， 振动马达 M1 具有两个信号输入端 ； 第二电阻 R2 的一端和微处理器连接， 第二电阻 R2 的另一端分别和第三电阻 R3 的一端、 第 二三极管 Q2 的基极连接， 第三电阻 R3 的另一端接地， 第二三极管 Q2 的发射极接地， 第二三 极管 Q2 的基极分别和第一二极管 D1 的正极、 第一电容 C1 的一端连接， 第一电容 C1 的另 一端和振动马达 M1 的第一信号输入端连接， 第一二极管 D1 的负极分别和第四电阻 R

23、4 的一 端、 振动马达 M1 的第二信号输入端连接， 第四电阻 R4 的另一端和电源模块连接。微处理器 MCU 可对第二驱动电路发送 PWM 信号， 第二驱动电路将该 PWM 信号进行放大处理， 驱动振动 马达 M1 产生振动。 0030 如图1所示， 电源模块包括充电管理单元和无线充电单元。 充电管理单元包括USB 接口电路、 充电控制芯片、 电池以及三个稳压芯片， 外部电源通过 USB 接口电路和充电控制 说 明 书 CN 106562521 A 6 4/4 页 7 芯片连接， 充电控制芯片产生稳定电流为电池充电 ； 充电控制芯片分别和第一稳压芯片、 第 二稳压芯片、 第三稳压芯片连接，

24、 第一稳压芯片产生第一电压并往微处理器和传感器模块 输入第一电压， 第二稳压芯片产生第二电压并往蓝牙通讯模块输入第二电压， 第三稳压芯 片产生第三电压并往显示屏模块输入第三电压。由于充电管理单元采用三个稳压芯片， 三 个稳压芯片能够为智能手环相对应的电路模块提供相对应电压激励， 因此本发明的充电管 理单元电路架构合理科学， 避免了因一个稳压芯片产生多个电压激励而导致智能手环整机 的工作不稳定和不可靠的问题， 从而提高了本发明智能手环的续航能力。 0031 如图 4 所示， 无线充电单元包括无线接收模块和无线发射模块， 无线接收模块通 过线圈耦接无线发射模块。无线发射模块包括无线充电发射控制器、

25、 无线充电发射器以及 PWM 发生器， 无线充电发射控制器分别与无线充电发射器和 PWM 发生器连接， 控制无线充电 发射器和 PWM 发生器的信号动作， PWM 发生器和无线充电发射器连接， PWM 发生器根据无线 充电发射控制器的传来控制信号产生一定频率的振荡信号， 并将此振荡信号输入无线充电 发射器， 无线充电发射器将该振动信号进行放大处理并产生谐振信号。无线接收模块接收 该谐振信号， 并以此产生电流。 0032 如图 4 所示， 无线接收模块包括谐振电路、 整流滤波电路和电压转换电路， 谐振电 路往整流滤波电路输入高频交流电压， 整流滤波电路将高频交流电压整流成直流电并往电 压转换电路

26、输入稳定的直流电， 电压转换电路产生电压激励并通过 USB 接口电路输入充电 控制芯片。 0033 如图 5 所示， 谐振电路包括线圈 L1、 第二电容 C2、 第三电容 C3、 第四电容 C4、 第五 电容 C5、 第六电容 C6 以及第七电容 C7， 线圈 L1 的一端分别和第二电容 C2 的一端、 第三电 容 C3 的一端、 第四电容 C4 的一端、 第五电容 C5 的一端连接， 第二电容 C2 的另一端分别和 第三电容 C3 的另一端、 第四电容 C4 的另一端、 第五电容 C5 的另一端、 第六电容 C6 的一端、 第七电容 C7 的一端连接， 第六电容 C6 的另一端和第七电容 C

27、7 的另一端均接至线圈 L1 的 另一端。谐振电路采用多电容和线圈串联， 得到的高频交流电纹波少， 响应快， 工作可靠。 0034 如图 6 所示的整流滤波电路， 整流滤波电路采用多开关控制的桥式整流电路结 构， 其工作稳定和可靠， 并且经滤波电路处理的直流电压中纹波系数很低， 直流电压值可低 于 15V。如图 1 所示， 经过整流滤波电路出来的直流电压经过电压转换电路处理后， 电压转 换电路产生电压激励并输入充电管理单元， 其中此电压激励为3.3V。 因此， 本发明的智能手 环具有无线充电的功能， 用户可以不受充电线距离的约束， 可以随处充电。而且， 本发明中 的无线充电单元的电路结构设计科

28、学， 并且工作稳定可靠。 0035 根据上述说明书的揭示和教导， 本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方 式进行变更和修改。 因此， 本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式， 对本发明的 一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外， 尽管本说明书中使用 了一些特定的术语， 但这些术语只是为了方便说明， 并不对本发明构成任何限制。 说 明 书 CN 106562521 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 106562521 A 8 2/3 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 106562521 A 9 3/3 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 106562521 A 10