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参赛作品《家庭健身伴侣》
JXAU764
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发表于Thu May 17 13:10:41 CST 2018   |  只看该作者 1# 电梯直达

【报名阶段需要填写的内容】 

1. 参赛者姓名(必填项):李政 

2. 单位或学校名称(选填项):江西农业大学 

3. 当前职务或职称(选填项):学生 

4. 参赛作品的名字(必填项):家庭健身伴侣 

5. 简要陈述您的idea和作品(必填项): 

   运动健身类手环,APP作为可穿戴产品已成为人们关注的热点.但稍微细心观察就不难发现智能手环只是在样式和价格上有不同,其功能却是大同小异,多数消费者表示在实际应用中,因功能缺乏实用性和吸引力等原因而不再使用,故而我们小组针对智能手环与家庭健身之间设计出了一个较为实用的方案,大多数人在家里想健身的时候一般都不会特意而跑一趟健身房,例如随地做几个俯卧撑,跳几下绳。于是记录便成为了一个主要的问题,为解决这个问题,我们组用硬件搭配软件初步设计出一套具有实用价值的方案。充分满足用户随时随用的需求,不受时间与空间的限。并根据数据处理在手机APP端进行显示,显示用户每天的运动量,消耗的卡路里情况,为用户提供每天自身的锻炼情况与信息建议。 

6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项): 

本项目采用stm32核心控制板作为系统的控制核心,利用重力加速度传感器将用户的运动情况进行读取,这些传感器和核心控制板在立创商城进行购买。

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项): 

家庭健身伴侣采用蓝牙与手机进行实时传输数据,用户可能需要手机按照我们开发的app,app会将用户的信息进行显示处理,并为用户提供生活建议。

8. 拟用到的EDA工具软件名称(必填项): 

硬件系统采用立创商城提供的EDA原理图进行绘制,并根据原理图生产的文件在立创商城中进行打印,硬件上大部分使用立创商城的工具进行打印。

一、作品简介  

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片;

1.1硬件作品图:

 


1.2软件作品图:

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2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景

随着人们生活水平的提高,越来越多的人参与到健身运动中来,与健身运动相关联的可穿戴设备有着广阔的市场空间。本项目是家庭健身伴侣,应用的领域是可穿戴设备领域,让家庭健身方式更加简便,随时随地。本项目需要的硬件只有Silicon Labs出品的Thunderboard Sense 2。其自带有Blue Gecko BGM111 Bluetooth®低功耗蓝牙模块,Si7021相对湿度和温度传感器模块,Si1133紫外指数和环境光传感器,lnvenSense ICM-20648 6轴惯性传感器Silicon Labs Si7201 全极性、霍尔效,以及供电。

整套系统需要完成的功能有:通过Blue Gecko BGM111 Bluetooth®智能低功耗蓝牙模块实现与手机app之间的通信并传递相关数据,通过Silicon Labs Si7021模块采集相对湿度和温度,通过lnvenSense ICM-20648 6轴惯性传感器采集到三个加速度与角速度,用于运动分析。通Si1133采集外指数和环境光传感器,由于项目没有增加串口屏,故采集到的环境光参数并没有做处理,以后将继续改进。

整套系统需要达到的目的:在app接界面显示体感温度,相对湿度,紫外线,电池电量,行走步数,然后换算成卡路里的消耗。并用饼图与柱状图的形式记录每天,每周的运动时间,卡路里的消耗等等。最后我们小组挑选的几个经典的家庭健身场景经行了运动数据的分析,分别为跑步,跳绳,哑铃,俯卧撑四种模式

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面,有哪些亮点可体现?

本项目主要解决的问题是简便家庭健身,让记录变得更加简单。Thunderboard Sense 2自带的多传感器刚好满足可穿戴设备的要求,其上位机不仅具备市面上大多app所具备的功能如计步,卡路里的消耗,运动时间等等,而且增加了一些比较常用的健身模式如跳绳,哑铃,俯卧撑等等,最重要是扩展性很强,随时可以添加新的功能。

二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式,描述您的作品的组成构架,即方案图。

系统硬件设计

 

三、硬件部分的描述 

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;

 

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

硬件部分:

通过iic可以读取到Si7021,  ICM-20648 6轴惯性传感器,Si1133的原始数据,即相对湿度和温度,加速度与角速度,紫外指数和环境光的原始数据。具体的连接如下:

Si7021:

  

Si1133:

 

ICM-20648 6轴惯性传感器

  

ICM-20648 6轴惯性传感器原始数据的分析与处理方法:

加速度计传感器的特点是无累积误差,长时间稳定。但是加速度计对震动非常敏感。电机转动以及路面崎岖等因素所产生的震动会有很大的噪声。同时当加速度计运动时,其输出量是运动加速度与重力加速度的混合数据,这会严重影响角度计算的准确性。陀螺仪的优点是数据噪声较小,短时间内误差小。但是陀螺仪以及放大电路有温漂。同时积分会产生累积误差,这种误差会随着时间推移而越来越严重,导致数据失效。根据这两种传感器的特点,可以采用互补滤波的算法对两种传感器的数据进行处理。即在短时间内采用陀螺仪当前的采样数据,时间一长就用加速度计的数据来对陀螺仪的数据进行修正

计步算法控制:

得到稳定的加速度与角速度后,我们进入计步算法与各种模式的运动分析。首先是计步算法,人在运动时,最快不会少于0.2s一步,最慢不会多于2s一步。因而在计步时,本文将两步之间的时间间隔不在 0.22s之内的步伐判定为无效步伐,不计入行走的步数之中。利用加速度相邻波峰波谷的差值可以作为判断依据来排除一些无效的峰谷值数据。计算公式如下: ap(t)-av(t) 其中,ap(t)av(t)分别代表了相邻的波峰和波谷的加速度大小。当峰谷值的差值大1.96m/s2时,可以视为一次有效的步行数据能够将其计入步数统计之中,反之,则视为无效抖动。故而跑步,跳神等其他模式分析大致相同,在此不过多赘叙。 

算法流程图如下:

 

软件部分:

App4Activity一个Service组成4Activity分别是:启动页、主界面、启动动画界面、运动记录界面;

服务是管理蓝牙服务。

软件主界面分为四部分:主页,记录,运动,个人。下面分别描述

主页:展示用户一天走路的步数,最近做过的运动,以及温度、湿度、紫外线等数据,并对用户做出相应的运动建议。在主页中还可以设置走路的每日目标以及当前体重。

记录:用图表记录用户一天以及这一周的运动数据,图标分为堆叠条形图和折线饼图两种。堆叠条形图会详细的展示每天的每个时间段和每周的每一天的运动时间,饼图会展示在每天和每个星期四种运动时间所占的百分比。

运动:可以选择 跑步、跳绳、哑铃、俯卧撑四种运动中的一种进行运动,并将记录四种运动一天的运动量、运动时间、运动消耗的能量。

个人:展示已连接的设备,设置每种运动的每日目标等个性化操作。

主界面使用4Fragment将四个界面集成为一个界面,使用Fragment来显示页面,系统资源消耗更小对用户更加友好。而且切换动画的配置非常简单,同时又强大,能够适应更多需求。用户可通过点击Tag的方式进行界面切换方便用户操作。使用服务来管理软件与硬件的蓝牙通信,通过广播来传递蓝牙连接的状态,如果连接成功,则界面可以通过绑定服务与硬件进行通信。通过对蓝牙进行封装,方便对程序进行维护与扩展,使用服务管理蓝牙的通信的优点:降低蓝牙通信与界面的耦合,降低主界面与运动记录界面的的耦合,使用服务可以保证当程序运行在后台时依旧可以与硬件进行通信,保证了数据的实时性,程序中的图表使用了Android图表库MPAndroidChartMPAndroidChart是一个强大的Android图表库支持雷达图,折线图等以及缩放拖动的动画。

3.注明所用到的EDA工具软件名称并附上设计链接。

四、材料清单(BOM列表) 

本项目需要的硬件只有Silicon Labs出品的Thunderboard Sense 2。其自带有Blue Gecko  BGM111 Buetooth®低功耗蓝牙模块,Si7021相对湿度和温度传感器模块,Si1133紫外指数和环境光传感器,lnvenSense ICM-20648 6轴惯性传感器Silicon Labs Si7201 全极性、霍尔效,以及供电。

五、软件部分的描述(选填) 

链接:https://pan.baidu.com/s/1ejGIGyjxlBsy9WlmCwur8Q 密码:i76v

六、作品演示 

https://v.qq.com/x/page/n0762lyj61x.html

七、总结 

经过大多数实验的测试与分析,我们初步得到了一些数据的误差性,温度大约在正负5度左右,主要影响可能是室内温度与室外温度的误差问题,相对湿度与紫外线的误差并不大,其次是计步模式,相对于小米手环,其误差大约在10%15%之间,这个参数我们小组已经非常满意了,这个项目我们学会了很多东西,以后的时间我们也将会继续改进本项目。


该帖子已被JXAU764于Mon Aug 20 23:00:58 CST 2018编辑过
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立创工程小...
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发表于Thu May 17 13:43:54 CST 2018   |  只看该作者 2#

恭喜您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html

同时,您设计的PCBA板或者模块也可以参与立创商城第二期PCB方案验证板活动(相当于“搭顺风车”),详情请看:http://club.szlcsc.com/article/details_11599_1.html

立创商城电子制作节(审核专员)
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Thu May 17 14:36:30 CST 2018   |  只看该作者 3#
温馨提示:报名成功后至6月20日前的任意时间打开链接:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html,无分组转发至朋友圈,并截图(朋友圈首页截图)回复在报名帖下方即可获得3分。【注:请保持微信朋友圈动态至评审结束(8月24日),供官方核查
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Mon Aug 06 16:30:11 CST 2018   |  只看该作者 4#
楼主,咱们这次制作节设计截止时间是2018年8月20日23时59分59秒,时间有点紧了,记得及时在1楼编辑更新!冲刺20000元大奖(注:超时更新无效)
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