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基于STM32的可穿戴设备系统 说明书(可穿戴设备系统).doc
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基于STM32的可穿戴设备系统 说明书(可穿戴设备系统).doc
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摘要
“可穿戴设备”是可穿戴技术在日常穿戴产品的设计中的应用,例如手表、
眼镜、服装、鞋和手套。广义的可穿戴设备是指功能全、尺寸大,不依赖于智能
手机,实现了智能手机全部或部分功能,如智能手表和智能眼镜等,以及只专注
于某一类型的应用功能,需要和其它设备如智能手机配合使用,如各类进行体征
监测的智能手环、智能首饰等。随着技术的进步以及用户需求的变迁,可穿戴式
智能设备的形态也在不断的变化。穿戴式技术在国际计算机学术界和工业界一直
都备受关注,只不过由于造价成本高和技术复杂,很多相关设备仅仅停留在概念
领域。本系统以意法半导体公司的基于 Cortex-M3 32 位高性能单片机
STM32F103ZET6 为核心,由 GSM 模块、GPS 模块、MPU6050 六轴加速度传感器模
块、TFT 彩屏、SD 卡等组成了一个可穿戴设备系统。该系统实现了万年历、秒表、
计步、闹钟、画板、日历、地图等功能。地图获取的图片存放在 SD 卡中,GUI
图片存放在 8M 的外置 FLASH 当中。系统支持全触摸操作。
关键词:可穿戴设备;STM32 单片机;TFT 彩屏;文件系统;SD 卡;GPS 地图
Title The Wearable Device System Based on the STM32
Abstract
"The wearable devices" is the application of the Wearable Technology in the Daily
wearable Product Design, such as the glasses, gloves, watches, clothes and shoes.
Generally,The wearable smart devices including full-featured, large size, do not rely
on smart phones to achieve a complete or partial functions, such as smart watches and
smart glasses, etc., and only focus on a certain type of application functions, and other
devices such as smart phones with the use of various types of conduct such as signs
monitoring bracelet intelligent, smart jewelry. As technology advances and the change
of user needs, application forms of wearable smart devices are constantly changing.
Wearable computer technology has attracted wide attention in the international
academia and industry, but due to the high construction cost and technical complexity,
a lot of related equipment only is an idea. This system is based on the
STM32F103ZET6 as the core which is produced by the STMicroelectronics
Cortex-M3 32-bit high performance microcontroller,This system also use GSM
module, GPS module, MPU6050 six-axis acceleration sensor module, TFT color
screen, SD card and other components.The system has six functions such as the
calendar, stopwatch, pedometer, alarm clock, Sketchpad, Calendar, Maps, and other
functions. Map Get pictures stored in the SD card, GUI image stored in the external
8M FLASH.The system supports full-touch operation.
Keywords: Wearable device; STM32 microcontroller;TFT color screen;The file
system; SD card; GPS maps
目次
1 绪论 .........................................................- 1 -
1.1 选题背景 ...................................................- 1 -
1.2 国内外研究现状及意义 .......................................- 1 -
2 设计要求 .....................................................- 3 -
3 方案论证 .....................................................- 4 -
3.1 控制器方案.................................................- 4 -
3.2 显示模块方案...............................................- 5 -
3.3 加速度传感器方案 ...........................................- 5 -
4 硬件部分 .....................................................- 6 -
4.1 单片机.....................................................- 6 -
4.2 TFT 彩屏 ...................................................- 9 -
4.3 触摸屏控制芯片............................................- 11 -
4.4 MPU6050 模块 ..............................................- 12 -
4.5 SD 卡 .....................................................- 14 -
4.6 EEPROM 存储器 24C02 .......................................- 15 -
4.7 FLASH 芯片 W25Q64..........................................- 16 -
4.8 蜂鸣器电路................................................- 17 -
4.9 GPS 模块 ..................................................- 17 -
4.10 GSM 模块 .................................................- 19 -
5 软件部分 ....................................................- 21 -
5.1 开发工具介绍..............................................- 21 -
5.2 程序框图..................................................- 21 -
5.3 文件系统的移植 ............................................- 22 -
5.4 GUI 程序的设计 ............................................- 24 -
5.5 主要功能的实现原理 ........................................- 25 -
6 系统功能测试与分析 ..........................................- 38 -
6.1 开机主界面测试 ............................................- 38 -
6.2 万年历功能测试 ............................................- 38 -
6.3 秒表功能测试 ..............................................- 39 -
6.4 闹钟功能测试 ..............................................- 40 -
6.5 画板功能测试 ..............................................- 41 -
6.6 计步功能测试 ..............................................- 41 -
6.8 测试结果分析 ..............................................- 42 -
结论 ..........................................................- 45 -
致谢 ..........................................................- 46 -
参考文献 ......................................................- 47 -
附录一:系统电路原理图 ........................................- 48 -
附录二:部分源程序 ............................................- 52 -
1 绪论
1.1 选题背景
随着科技的进步,用单片机开发的智能化产品在各个领域得到广泛地应用,
它极大地提高了社会生产力水平。加快了工业的发展。可穿戴设备目前已经成为
科技发展的热潮,世界各公司在可穿戴设备系统上的投入越来越高,智能可穿戴
设备有着众多的优点,包括体积小,功耗低,携带性高、功能强大等等。因此它
深受人们的喜爱。另外,由于触摸屏以及各种传感器的引入,使得可穿戴设备迈
向高端消费品的行列。可穿戴设备的轻薄和低功耗使其在生活电子产品中脱颖而
出。智能的操作系统的应用,让可穿戴设备实现多功能,操作也更加流畅。在众
多电子产品中,可触摸的智能可穿戴设备代替传统按键操作的设备,使其功能丰
富强大。现代人们的生活越来越离不开智能手机,智能手机给我们提供了丰富的
资讯、应用、以及游戏。它给我们带来方便的同时,也使很大一部分人沉迷于智
能手机,成为低头一族。因此,开发出一种具备智能手机的基本功能,又不至于
使人们沉迷的电子设备就变得非常有意义。
1.2 国内外研究现状与意义
从智能手表,到各个厂家的运动手环,再到最近非常流行的 VR 眼镜,可以
看到,可穿戴设备已经融入到了人们生活的方方面,它越发深刻地改变着人们的
生活方式,提升着人们的生活质量。下面将主要介绍美国、日本、韩国可穿戴设
备行业的发展情况。
1.2.1 国外可穿戴设备发展概况
目前世界范围内可穿戴设备产量迅猛增长,美国是全世界最早提出可穿戴设
备的思想和雏形的国家,近年来,Google Glass、Apple Watch 等备受瞩目的可
穿戴产品也源自美国的大型知名企业。世界顶级会计师事务所之一的普华永道,
近期发布了两份关于可穿戴设备现状及未来发展的报告。报告表明,美国人对可
穿戴技术的未来十分乐观,但对现有的技术则缺乏热情。
韩国可穿戴行业发展的主要代表为三星公司。三星公司作为全球最大的智能
手机厂商,也是目前为止可穿戴市场最大的推动者。2013 年 9 月,三星公司正
式发布了其第一款智能手表 Galaxy Gear,随后又对其进行更新,推出了 Galaxy
Gear 2/Fit/Neo。公司自主研发的可穿戴产品还包括曲面屏智能手表 Gear S,它
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