基于单片机的智能手环设计
摘要
本设计是一款智能手环的设计，主要用到了单片机，血氧传感器模块，OLED屏幕，震动模块，按键等，利用以前学到的模拟电路和数字电路等学科和专业课知识，把各个模块绘制到AltiumDesigner软件的原理图上，然后做出PCB板，通过把所有子元件焊接在一起构成一个主要系统，也就是这个智能手环，它的主要功能包括OLED屏幕显示功能，利用按键控制多级菜单显示不同的用户页面以及用户子页面，显示的数据包括当前的日期、时间、目前所处环境的温度和气压以及使用者的心率和血氧，当检测到穿戴者心率超出预先设定的正常范围时，能够报警，起到智能监测的效果。
关键词：单片机OLED屏幕血氧传感器模块多级菜单
目录
TOC\o1-3\h\z\u第1章绪论 5
1.1课题研究背景及其意义 5
1.2国内外的研究现状 6
1.3本文的主要研究内容 7
1.4论文的组织结构与安排 7
第2章方案的设计与论证 8
2.1控制方案的确定 8
2.2控制方式的选择 8
2.2.1单片机芯片的选择 8
2.2.2血氧传感器的选择 10
2.2.3显示方案的选择 11
2.2.4无线串口传感器的选择 11
第3章硬件电路的设计 13
3.1系统功能分析与系统结构设计 13
3.1.1系统功能分析 13
3.1.2系统结构设计 13
3.2模块电路的设计 14
3.2.1STM32单片机核心电路设计 14
3.2.2OLED屏幕 16
3.2.3血氧传感器 16
第4章软件及程序的使用 18
4.1编程语言的选择 18
4.2单片机程序开发环境 19
4.3程序的设计 19
4.3.1I2C通信 19
4.3.2血氧传感器 22
第5章总结 24
第6章参考文献 25
绪论
课题研究背景及其意义
社会日新月异，人们的物质生活水平不断提高，人们的身体健康也越发受到重视。目前，智能手环作为一种功能非常丰富的健康设备，可以计算步数和记录消耗的能量，所以大量年轻人可以根据自身的情况来制定运动方案健身，并根据运行情况来分析人体的健康状况，因而越发流行。
随着技术的进步以及用户需求的改变，可穿戴式设备的形态也在不断的变化。可穿戴式设备技术在国际和国内的学术界和工业界一直都受到很大的关注，但是因为制造成本高昂和技术水平复杂的缘故，许多与之相关的可穿戴设备仅仅停留在概念领域。
可穿戴智能设备的定义是可以直接或间接穿戴在身体上任何方便携带的部位的一种便携式装备。可穿戴智能装备不仅是指硬件设备，还可以是以软件支持或者云端交互、数据交互的形式能够为人们的生活带来极大改变的功能。当前市场上较多的可穿戴智能设备主要是以手腕或者脚踝为支撑，包括手表、腕带及脚环等产品在内的watch类，或者是以头部为配带点的，包括眼镜、头盔在内的Glass，2012年谷歌智能可穿戴眼镜的问世以来，算是正式开启了可穿戴智能设备的时代，并拥有广阔的发展前景。[1]
智能手环是近年来比较风靡的一种智能设备。通过智能手环，使用者不仅可以记录身高、体重、步数、脉搏等信息，还可以记录日常生活中的锻炼、睡眠深度还有饮食等的实时数据，并将这些数据通过智能手环内置低功耗蓝牙模块与手机、平板等同步，实时监测数据起到通过数据指导健康生活的作用。智能手环作为备受用户关注的科技产品，其拥有的强大功能正悄无声息地渗透和改变人们的生活，成为一种方便人们生活的主流产品。
血氧饱和度是指血液中被氧结合的氧合血红蛋白（HbO2）的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比，也就是血液中血氧的浓度，人体的新陈代谢过程是生物氧化过程，然而新陈代谢的过程中所需要的氧，是通过呼吸系统进入人体血液，与血液红细胞中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白（HbO2），在输送到人体的各个组织细胞中去，因此，它是呼吸循环的重要参数，对人体的健康有至关重要的作用。
智能手环是近些年以来比较受大众欢迎的一种可穿戴设备。通过智能手环，使用者不仅可以记录身高、体重、步幅、脉搏及心率等信息，还可以记录日常生活中是否锻炼以及锻炼的时间和强度、睡眠的深度以及睡眠质量的好坏等的实时数据，这些数据通过智能手环内置的无线通讯模块与手机、平板等可移动设备同步更新，起到实时监测数据，通过数据指导健康生活的作用。智能手环作为一种备受用户关注的科技产品，其出厂自带的强大功能正悄无声息地改变着使用者的生活，人们也愈发离不开科技所带来的便利。
基于此，本设计选择研发一种具有医用功能的智能手环。
国内外的研究现状
很多年前，没有任何