CN106343670A - 智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法 - Google Patents

智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法，智能手环包括环带和仪表盘，所述环带的两端分别与所述仪表盘的两侧固定连接；所述仪表盘包括外壳，以及设置在所述外壳中的电池和电路板；所述外壳的表面设置有按键模块，所述电路板上设置有无线通信模块、主控模块和传感器模块；所述传感器模块、主控模块和无线通信模块依次电连接，所述按键模块与所述主控模块电连接，所述电池给电路板上的所有模块供电。本发明采用以上技术方案，仪表盘体积小、质量轻，环带采用柔软有弹性的材料制成，使整个手环佩戴舒适；智能手环内置的传感器能够采集空间位移数据，无线通信模块与外部设备建立通信连接，将数据通过无线信号发送出去。

Description

智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法
技术领域
本发明属于可穿戴智能设备技术领域，具体涉及一种智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法。
背景技术
目前智能手环都具有记录用户日常生活中的心率、走路步数、睡眠等数据的基本功能，并且以无线方式将这些数据发送到智能手机、平板电脑等外部设备中。这些产品使用方式单一，只能以佩戴的方式使用，并且使用场景很少，功能局限于对日常数据的统计，对于成人情趣数据的记录则没有。
很多智能手环还集成了显示、短信、通话、拍照等功能，实现这些功能需要将显示屏、摄像头等电子器件安装在智能手环上，造成智能手环的仪表盘面积很大，质量较重，佩戴非常不舒服。并且这些功能都是简单地从智能手机移植而来，并不实用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用场景多、质量轻的智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能手环，包括环带和仪表盘，所述环带的两端分别与所述仪表盘的两侧固定连接；所述仪表盘包括外壳，以及设置在所述外壳中的电池和电路板；所述外壳的表面设置有按键模块，所述电路板上设置有无线通信模块、主控模块和传感器模块；所述传感器模块、主控模块和无线通信模块依次电连接，所述按键模块与所述主控模块电连接，所述电池给电路板上的所有模块供电。
所述主控模块包括MCU芯片和存储单元，所述存储单元与所述MCU芯片电连接；所述传感器模块包括陀螺仪、重力传感器、加速度传感器和心率检测单元，所述传感器模块与所述MCU芯片电连接。
所述无线通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述MCU芯片电连接；所述蓝牙模块与外部的智能手机、平板电脑或者VR设备通信连接。
所述外壳的表面还设置有与所述MCU芯片电连接的数据接口，所述数据接口为Micro USB接口。
所述环带采用硅树脂或者橡胶材质。
一种通过智能手环控制手机画面的方法，包括以下步骤：
智能手环移动时，陀螺仪和重力传感器采集x、y、z三个轴的坐标数据；
MCU芯片使用“卡尔曼滤波器”相关算法来处理坐标数据，过滤掉无用的数据；
加速度传感器在单位时间内对x、y、z三个轴的坐标数据进行处理，获得相应的加速度数据；
智能手环通过无线通信模块将加速度数据传输到智能手机中；
智能手机对加速度数据进行换算，得到换算后的加速度值；
智能手机根据换算后的加速度值控制手机屏幕上画面的播放速度。
所述智能手机对加速度数据进行换算，具体采用以下方法：
将加速度数据代入公式：b＝0.00000527a2+0.00326a中；
其中，a为加速度数据，b为换算后的加速度值。
换算后的加速度值越大，手机屏幕上画面的播放速度越快。
本发明采用以上技术方案，仪表盘体积小、质量轻，环带采用柔软有弹性的材料制成，使整个手环佩戴舒适；智能手环内置的传感器能够采集空间位移数据，无线通信模块与外部设备建立通信连接，将数据通过无线信号发送出去。本发明可以直接佩戴在手腕上，也可以套在情趣玩具上；智能手环可以记录摇动、震动和往复运动的数据；智能手环还能够与VR设备建立蓝牙连接，通过空间位移对VR设备进行操作。
本发明还提供一种通过智能手环控制手机画面的方法，该方法通过移动智能手环来控制手机画面的播放速度，增加了智能手环的使用场景，增添了智能手环的使用乐趣。
附图说明
图1是本发明提供的智能手环结构示意图；
图2是本发明提供的智能手环内部电路框图；
图3是本发明提供的通过智能手环控制手机画面的方法流程图。
图中：1、仪表盘；11、按键模块；12、数据接口；13、电池；14、无线通信模块；15、主控模块；151、MCU芯片；152、存储单元；16、传感器模块；161、陀螺仪；162、重力传感器；163、加速度传感器；164、心率检测单元；2、环带。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种智能手环，包括环带2和仪表盘1，环带2的两端分别与仪表盘1的两侧固定连接。仪表盘1包括外壳，外壳的表面设置有按键模块11和数据接口12；按键模块11包括多个功能按键，分别用于进行开关机、上下滚动菜单等操作。环带2采用硅树脂或者橡胶材质，柔软有弹性，佩戴舒适。
如图2所示，外壳中设置有电池13和电路板，电路板上设置有无线通信模块14、主控模块15和传感器模块16；传感器模块16、主控模块15和无线通信模块14依次电连接，按键模块11、数据接口12均与主控模块15电连接，电池13给电路板上的所有模块供电。
主控模块15包括MCU芯片151和存储单元152，存储单元152与MCU芯片151电连接；传感器模块16包括1陀螺仪61、重力传感器162、加速度传感器163和心率检测单元164，传感器模块16与MCU芯片151电连接。无线通信模块14为蓝牙模块，蓝牙模块与MCU芯片151电连接；蓝牙模块与外部的智能设备通信连接，进行数据传输。智能设备包括智能手机、平板电脑、VR设备、AR设备等。
传感器模块16用于采集数据，并将数据传输至MCU芯片151；MCU芯片151将数据通过蓝牙模块发送至外部的智能设备，或者将数据保存在存储器中。数据接口12为Micro USB接口，用于传输数据，以及给电池13充电。
用户将智能手环佩戴在手腕上面，可以得到用户日常生活中的心率、走路步数、睡眠等数据，得到的数据通过蓝牙模块传输给智能手机、平板电脑等智能设备；智能设备上安装的APP对数据进行统计分析，并显示出来。
心率检测单元164包括LED灯和感光元件，LED灯发出的光打在皮肤上，感光元件将反射的光转换为电信号输出至MCU芯片151。因为血液对特定波长的光有吸收作用，所以每次心脏泵血时都会该波长的光都会被大量吸收，通过分析反射光就可以计算出心率。
加速度传感器163可以检测物体的振动，人在走动的时候会产生一定规律性的振动，而加速度传感器163可以检测振动的过零点，从而计算出人走路或者跑步的步数。睡眠监测是通过对重力传感器162和1陀螺仪61采集的数据进行综合分析，计算用户动作的频率，从而判断用户是否处于睡眠状态。
智能手环能够与VR设备建立蓝牙连接；MCU芯片151综合分析1陀螺仪61、重力传感器162和加速度传感器163采集的数据，计算出手环的空间位移数据，并通过蓝牙模块将空间位移数据发送至VR设备，以此来对VR设备进行操作，在VR设备上玩游戏。
本发明提供的智能手环也可以套在情趣玩具上，或者以捆绑的方式固定到其它可以做往复运动、摇动的***(如飞机杯)上。由智能手环内部的1陀螺仪61等传感器采集数据，MCU芯片151进行分析计算，来判断往复运动或者摇动的数据(含频率、深度、方向)，记录使用***的情况，并把数据通过蓝牙模块同步到智能手机、平板电脑等智能设备上，智能设备上安装APP对数据进行统计，并显示给用户观看，以达到智能设备和***的交互。智能手环还可以直接佩戴在手腕上，检测***或者***时的数据，并发送到外部的智能设备中。
本发明还提供一种通过智能手环控制手机画面的方法，具体包括以下步骤：
智能手环移动时，陀螺仪161和重力传感器162采集x、y、z三个轴的坐标数据；
MCU芯片151使用“卡尔曼滤波器”相关算法来处理坐标数据，过滤掉无用的数据；(在物体运动的时候，传感器会引入很大的噪声，去掉这些噪声是必须的，本发明选择了卡尔曼滤波器。经过滤波以后的，使得噪声有了很大的收敛，给数据的准确性提升了一个很大的台阶。)
加速度传感器163在单位时间内对x、y、z三个轴的坐标数据进行处理，获得相应的加速度数据；
智能手环通过无线通信模块14将加速度数据传输到智能手机中；
智能手机对加速度数据进行换算，得到换算后的加速度值；智能手机还需要把十六进制转成十进制，通过把当前的数据与前两个数据做加权平均(少于3个的直接用)，使得到的值数据波形更加平滑；
智能手机根据换算后的加速度值控制手机屏幕上画面的播放速度。
智能手机对加速度数据进行换算，具体采用以下方法：
将加速度数据代入公式：b＝0.00000527a2+0.00326a中；
其中，a为加速度数据，b为换算后的加速度值。
由于255需要很快的速度才能达到，所以接收的数据一般在0～255之间，如果有超过255的，则将该数据限制为255。因为抛物线更符合摇动的规律，所以通过抛物线公式b＝0.00000527a2+0.00326a进行换算，得出一个在[0，1]区间的值；a取值范围是0～225，算出b的范围是0～1。
换算后的加速度值越大，手机屏幕上画面的播放速度越快。播放速度越快，则屏幕上人物的动作越快。
在使用中，智能手环和外部智能设备建立蓝牙连接后，MCU芯片151通过检测连接过程中的蓝牙信号强度(RSSI)来计算智能手环与外部智能设备之间的距离。当距离过远，超过用户设置的安全距离时，智能手环会向配对的外部智能设备发出离身信号。外部智能设备中安装的APP收到离身信号后，可以根据用户预先的设置来做出相应的操作，比如使电脑锁屏，使手机、平板发出报警声等。
本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域的技术人员在本发明的启示下得出的其他各种形式的产品，不论在形状或结构上作任何变化，凡是与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能手环，其特征在于：包括环带和仪表盘，所述环带的两端分别与所述仪表盘的两侧固定连接；所述仪表盘包括外壳，以及设置在所述外壳中的电池和电路板；所述外壳的表面设置有按键模块，所述电路板上设置有无线通信模块、主控模块和传感器模块；所述传感器模块、主控模块和无线通信模块依次电连接，所述按键模块与所述主控模块电连接，所述电池给电路板上的所有模块供电。
2.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于：所述主控模块包括MCU芯片和存储单元，所述存储单元与所述MCU芯片电连接；所述传感器模块包括陀螺仪、重力传感器、加速度传感器和心率检测单元，所述传感器模块与所述MCU芯片电连接。
3.根据权利要求2所述的智能手环，其特征在于：所述无线通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述MCU芯片电连接；所述蓝牙模块与外部的智能手机、平板电脑或者VR设备通信连接。
4.根据权利要求2所述的智能手环，其特征在于：所述外壳的表面还设置有与所述MCU芯片电连接的数据接口，所述数据接口为Micro USB接口。
5.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于：所述环带采用硅树脂或者橡胶材质。
6.一种通过智能手环控制手机画面的方法，其特征在于，包括以下步骤：
智能手环移动时，陀螺仪和重力传感器采集x、y、z三个轴的坐标数据；
MCU芯片使用“卡尔曼滤波器”相关算法来处理坐标数据，过滤掉无用的数据；
加速度传感器在单位时间内对x、y、z三个轴的坐标数据进行处理，获得相应的加速度数据；
智能手环通过无线通信模块将加速度数据传输到智能手机中；
智能手机对加速度数据进行换算，得到换算后的加速度值；
智能手机根据换算后的加速度值控制手机屏幕上画面的播放速度。
7.根据权利要求6所述的智能手环，其特征在于，所述智能手机对加速度数据进行换算，具体采用以下方法：
将加速度数据代入公式：b＝0.00000527a2+0.00326a中；
其中，a为加速度数据，b为换算后的加速度值。
8.根据权利要求6所述的智能手环，其特征在于：换算后的加速度值越大，手机屏幕上画面的播放速度越快。
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