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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410619768.7(22)申请日 2014.11.06G05B 19/042(2006.01)A44C 5/00(2006.01)(71)申请人 四川大学地址 610065 四川省成都市武侯区一环路南一段 24 号(72)发明人 王俊峰 胡四泉 佘春东(74)专利代理机构 成都信博专利代理有限责任公司 51200代理人 卓仲阳 舒启龙(54) 发明名称一种电子腕带及其控制方法(57) 摘要一种电子腕带及其控制方法，包括腕带外壳，所述腕带外壳呈中空环状，由相互连接的主体部和手环部构成；电路板嵌装在主体部内，电路板底部还设置有方形锂。
2、电池 ；手环部内设置有电池仓，电池仓内并排嵌装一个以上 7 号锂电池 ；电池仓内还设置有将所述方形锂电池和所述 7 号锂电池并联的软铜网，方形锂电池和 7 号锂电池向电路板的电路供电 ；所述电路板上设置有低功耗处理器，只有当定时器被触发时才会进行正常工作模式，工作完成后又恢复到休眠状态。本发明采用大容量并联电池和低功耗的工作模式，能够实现电子腕带一次充电长时间工作，且制造工艺简单，成本较低 ；并可支持室内外定位功能，还可实现非法拆卸报警功能，大大提高了电子腕带的工作性能可适用范围。(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5页 附图3页。
3、(10)申请公布号 CN 104460430 A(43)申请公布日 2015.03.25CN 104460430 A1/2 页21.一种电子腕带，包括腕带外壳，其特征在于，所述腕带外壳呈中空环状，由相互连接的主体部和手环部构成 ；电路板嵌装在主体部内，电路板底部还设置有方形锂电池 ；手环部内设置有电池仓，电池仓内并排嵌装一个以上 7 号锂电池 ；电池仓内还设置有将所述方形锂电池和所述 7 号锂电池并联的软铜网，所述方形锂电池和所述 7 号锂电池向电路板的电路供电 ；所述电路板上设置有低功耗处理器。2.根据权利要求 1 所述的一种电子腕带，其特征在于，所述腕带外壳内部为加压密封的空腔，所述电路板。
4、还设置有与所述低功耗处理器连接的压力传感器。3.根据权利要求2所述的一种电子腕带，其特征在于，所述低功耗处理器为STM32L15x处理器，所述压力传感器为 BMP180 传感器，所述 STM32L15x 处理器的 PC1 引脚和 PC2 引脚分别连接所述 BMP180 传感器的 SDA 引脚和 SCL 引脚，STM32L15x 处理器的 PC0 引脚同时连接 BMP180 传感器的 VDD 和 VDDIO 引脚。4.根据权利要求 3 所述的一种电子腕带，其特征在于，所述电路板还设置有定位模块，所述定位模块为 SIM908 模块，所述 STM32L15x 处理器 USART2 串口的发送引脚 P。
5、A2 和接收引脚 PA3 分别连接 SIM908 模块 GPRS 串口的接收引脚 RXD 和发送引脚 TXD，所述 STM32L15x处理器 USART3 串口的发送引脚 PB10 和接收引脚 PB11 分别连接 SIM908 模块 GPS 串口的接收引脚GPS-RXD和发送引脚GPS-TXD，所述STM32L15x处理器的PA1引脚通过三极管开关电路连接 SIM908 模块的 PWRKEY 引脚。5.一种如权利要求 4 所述的电子腕带的控制方法，其特征在于，包括 ：步骤一 ：初始化串口 USART2 和串口 USART3，设置串口参数，使能串口 ；步骤二 ：配置 RCC 时钟，打开 GPIO。
6、 时钟和 USART 时钟，创建控制周期性定位的定时器A；步骤三 ：设置时间间隔 TA，启动定时器 A，STM32L15x 处理器进入休眠状态 ；步骤四 ：当定时器 A 超时，产生中断，STM32L15x 处理器被唤醒，拉低 PWRKEY 引脚 1 秒钟，启动 SIM908 模块，注册 GPRS 网络 ；步骤五 ：STM32L15x 处理器向 USART3 串口发送命令，获取 GPS 位置信息，读取 GPS 串口输出的位置信息 ；步骤六 ：如果读取GPS坐标成功，则进入下一步，否则STM32L15x处理器向USART2串口发送命令，获取移动基站定位的 LBS 位置信息，再进入下一步 ；步骤七 。
7、：将位置信息封装在数据包中后，STM32L15x 处理器向 USART2 串口发送命令，将当前坐标数据包发送到监控中心服务器，并发送短信到相关人员手机 ；步骤八 ：STM32L15x 处理器向 USART2 串口发送命令，关闭 SIM908 模块，返回步骤三。6.根据权利要求 5 所述的一种电子腕带的控制方法，其特征在于，还包括 ：步骤 a ：创建拆卸检测定时器 B ；步骤 b ：设置定时间隔 TB，启动定时器 B，STM32L15x 处理器进入休眠状态 ；步骤 c：当定时器 B 超时，产生中断，STM32L15x 处理器被唤醒，置 PC0 高电平，启动BMP180 传感器 ；步骤 d ：ST。
8、M32L15x 处理器向 BMP180 传感器发送压力检测命令，并记录 BMP180 传感器返回的压力值 ；步骤e ：如果当前压力值大于报警值，则未检测到非法拆卸，STM32L15x处理器置PC0低权 利 要 求 书CN 104460430 A2/2 页3电平，关闭 BMP180 传感器，并返回步骤 b ；步骤f ：如果当前压力值小于报警值，则检测到非法拆卸，STM32L15x处理器置PA1低电平，拉低 SIM908 模块 PWRKEY 引脚 1 秒钟，启动 SIM908 模块，注册 GPRS 网络 ；步骤 g ：STM32L15x 处理器向 USART2 发送命令，发送非法拆卸报警信息。7.。
9、根据权利要求6所述的一种电子腕带的控制方法，其特征在于，所述报警值为0.12MPa。权 利 要 求 书CN 104460430 A1/5 页4一种电子腕带及其控制方法技术领域0001 本发明涉及可穿戴设备技术领域，具体为一种电子腕带及其控制方法。背景技术0002 可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，电子腕带是可穿戴设备的一种。可穿戴设备的工作能力很大程度上受限于电池能量，可穿戴设备频繁充电降低了用户体验，因此采用大容量电池和降低系统功耗都是可行的方案。例如公告号为 CN203632278U 的实用新型专利公开了一种腕带式设备的供电装置，包括若。
10、干块电池，所述的若干块电池连接形成腕带状，其于腕带式设备连接从而能够将腕带式设备固定在人体手腕上，同时为其供电，所述电池内表面与人体手腕相适配。所述供电装置上设有至少一个预留位，用于固定脉搏采集单元和信息处理单元。这种方案的缺陷是工艺复杂，要求在制作电池时电池内表面与人体手腕相适配，电池曲面制作成本过高 ；更关键的是它仅提到了增大电池容量这一途径，并没有提供如何降低系统功耗这一至关重要的途径。0003 在针对特殊人群的定位中同时要求可穿戴设备具有非法拆卸报警功能，目前公开的电子腕带都不具有这项功能。0004 另外，可穿戴设备的发展为获取设备穿戴者的信息提供了便利，例如位置信息。公告号CN202。
11、904018U的实用新型专利公开了一种GPS智能定位腕带，包括腕带本体及内设的GPS定位芯片和与该GPS定位芯片电连的电源。但其不具备室内定位能力，也没有提供通信手段把定位信息发送给关注佩戴者位置的人员。发明内容0005 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用大容量电池和低功耗工作模式实现长时工作的电子腕带，本电子腕带还支持室内外定位，且可实现非法拆卸报警功能。技术方案如下 ：一种电子腕带，包括腕带外壳，所述腕带外壳呈中空环状，由相互连接的主体部和手环部构成 ；电路板嵌装在主体部内，电路板底部还设置有方形锂电池 ；手环部内设置有电池仓，电池仓内并排嵌装一个以上 7 号锂电池 ；电池仓内还设置。
12、有将所述方形锂电池和所述 7号锂电池并联的软铜网，所述方形锂电池和所述 7 号锂电池向电路板的电路供电 ；所述电路板上设置有低功耗处理器。0006 进一步的，上述腕带外壳内部为加压密封的空腔，所述电路板还设置有与所述低功耗处理器连接的压力传感器。0007 更进一步的，上述低功耗处理器为 STM32L15x 处理器，所述压力传感器为 BMP180传感器，所述 STM32L15x 处理器的 PC1 引脚和 PC2 引脚分别连接所述 BMP180 传感器的 SDA引脚和 SCL 引脚，STM32L15x 处理器的 PC0 引脚同时连接 BMP180 传感器的 VDD 和 VDDIO 引脚。说 明 书。
13、CN 104460430 A2/5 页50008 更进一步的，上述电路板还设置有定位模块，所述定位模块为 SIM908 模块，所述STM32L15x 处理器 USART2 串口的发送引脚 PA2 和接收引脚 PA3 分别连接 SIM908 模块 GPRS串口的接收引脚 RXD 和发送引脚 TXD，所述 STM32L15x 处理器 USART3 串口的发送引脚 PB10和接收引脚PB11分别连接SIM908模块GPS串口的接收引脚GPS-RXD和发送引脚GPS-TXD，所述 STM32L15x 处理器的 PA1 引脚通过三极管开关电路连接 SIM908 模块的 PWRKEY 引脚。0009 一种。
14、电子腕带的控制方法，包括 ：步骤一 ：初始化串口 USART2 和串口 USART3，设置串口参数，使能串口 ；步骤二 ：配置 RCC 时钟，打开 GPIO 时钟和 USART 时钟，创建控制周期性定位的定时器A；步骤三 ：设置时间间隔 TA，启动定时器 A，STM32L15x 处理器进入休眠状态 ；步骤四 ：当定时器 A 超时，产生中断，STM32L15x 处理器被唤醒，拉低 PWRKEY 引脚 1 秒钟，启动 SIM908 模块，注册 GPRS 网络 ；步骤五 ：STM32L15x 处理器向 USART3 串口发送命令，获取 GPS 位置信息，读取 GPS 串口输出的位置信息 ；步骤六 ：。
15、如果读取GPS坐标成功，则进入下一步，否则STM32L15x处理器向USART2串口发送命令，获取移动基站定位的 LBS 位置信息，再进入下一步 ；步骤七 ：将位置信息封装在数据包中后，STM32L15x 处理器向 USART2 串口发送命令，将当前坐标数据包发送到监控中心服务器，并发送短信到相关人员手机 ；步骤八 ：STM32L15x 处理器向 USART2 串口发送命令，关闭 SIM908 模块，返回步骤三。0010 进一步的，上述方法还包括 ：步骤 a ：创建拆卸检测定时器 B ；步骤 b ：设置定时间隔 TB，启动定时器 B，STM32L15x 处理器进入休眠状态 ；步骤 c：当定时器。
16、 B 超时，产生中断，STM32L15x 处理器被唤醒，置 PC0 高电平，启动BMP180 传感器 ；步骤 d ：STM32L15x 处理器向 BMP180 传感器发送压力检测命令，并记录 BMP180 传感器返回的压力值 ；步骤e ：如果当前压力值大于报警值，则未检测到非法拆卸，STM32L15x处理器置PC0低电平，关闭 BMP180 传感器，并返回步骤 b ；步骤f ：如果当前压力值小于报警值，则检测到非法拆卸，STM32L15x处理器置PA1低电平，拉低 SIM908 模块 PWRKEY 引脚 1 秒钟，启动 SIM908 模块，注册 GPRS 网络 ；步骤 g ：STM32L15x。
17、 处理器向 USART2 发送命令，发送非法拆卸报警信息。0011 更进一步的 ：上述报警值为 0.12MPa。0012 本发明的有益效果是 ：本发明采用大容量并联电池和低功耗的工作模式，能够实现电子腕带一次充电长时间工作，且制造工艺简单，成本较低 ；并可支持室内外定位功能，以及提供通信手段把定位信息发送给关注佩戴者位置的人员的功能，还可实现非法拆卸报警功能，大大提高了电子腕带的工作性能可适用范围。附图说明0013 图 1 为本发明锂电池排列示意图。说 明 书CN 104460430 A3/5 页60014 图 2 为本发明电池仓结构示意图。0015 图 3 为本发明电路结构框图。0016 图。
18、 4 本为发明 STM32L15x 处理器与 SIM908 模块连接示意图。0017 图 5 为本发明 STM32L15x 处理器与 BMP180 传感器连接示意图。0018 图 6 为本发明定位信息获取和传输步骤流程图。0019 图 7 为本发明非法拆卸检测步骤流程图。具体实施方式0020 下面结合附图对本发明做进一步的说明 ：一种电子腕带，包括腕带外壳，所述腕带外壳呈密闭中空环状，由相互连接的主体部和手环部构成 ；电路板嵌装在主体部内，电路板底部还设置有方形锂电池 ；手环部内设置有电池仓，电池仓内并排嵌装一个以上 7 号锂电池（如图 1 所示）；电池仓内还设置有将所述方形锂电池和所述 7 。
19、号锂电池并联的软铜网，所述方形锂电池和所述 7 号锂电池向电路板的电路供电。这样整体电池容量比只在电路板底部用一块锂电池要大得多，另外，用多个 7 号电池并排嵌在电池仓中的工艺，避免了电池需要特殊复杂工艺制作成适应腕部的特殊曲面造成成本的急剧上升，通过如图 2 所示的两排软铜网分别作为正负极连接，完成对电路的供电。0021 除了大容量的电池外，本发明还采用低功耗的控制方法，来实现一次充电长时工作。如图 3 所示，电路板上设置有低功耗处理器、压力传感器和定位模块，用于完成定位信息获取和上报及气压检测功能。低功耗处理器选用 ARM Cortex-M3 内核的 STM32L15x 处理器，STM32。
20、L15x 处理器的低功耗支持 7 种休眠模式，本实施例采用的休眠模式是低功耗休眠模式(Low power sleep)，此模式下只有RTC时钟在运行，而CPU其他部分不工作，正好保证了既节约能量，又能保证定时器的正常运行。STM32L15x 处理器在睡眠状态时，消耗电流极小 (uA 级别 )，只有当定时器被触发时才会进行正常工作模式，工作完成后又恢复到休眠状态，遵循“随用随开、用完即关”的操作方式。0022 其中实现定位信息获取和上报这一基本功能采用的定位模块选用 GPS/GPRS 二合一的 SIM908 模块。SIM908 模块既支持 GPS 卫星定位，在 GPS 信号受阻挡的区域 ( 如室。
21、内或大厦桥梁下 ) 采用移动基站定位 (Location Based Service，简称 LBS)，因此本发明定位电子装置同时支持室内定位和室外定位。SIM908 模块与 STM32L15x 处理器的连接关系如图 4 所示，SIM908 模块提供两个串口，分别用于操作 GPRS 和 GPS，STM32L15x 处理器的串口 USART2 和 USART3 分别连接到这两个串口。具体为 ：STM32L15x 处理器 USART2 串口的发送引脚 PA2 和接收引脚 PA3 分别连接 SIM908 模块 GPRS 串口的接收引脚 RXD 和发送引脚TXD， STM32L15x 处理器 USART。
22、3 串口的发送引脚 PB10 和接收引脚 PB11 分别连接 SIM908模块 GPS 串口的接收引脚 GPS-RXD 和发送引脚 GPS-TXD ；另外，为了让 STM32L15x 处理器能够控制 SIM908 模块的开启和关闭，STM32L15x 处理器的 PA1 引脚通过三极管开关电路连接SIM908 模块的 PWRKEY 引脚。在 SIM908 关闭时，STM32 置 PA1 引脚低电平至少一秒钟，可以开启 SIM908 模块。0023 STM32L15x 处理器及 SIM908 模块构成的基本系统能完成基本的定位，并把定位信息传输报送给监控中心或通知关心佩戴者位置信息的相关人员。定位。
23、信息是周期性定时获取的，这是通过设置一个定时器实现的。系统进行周期性定位并上报位置信息的流程如附说 明 书CN 104460430 A4/5 页7图 6 所示。系统上电后开始运行，首先进行初始化操作，主要是配置串口和 GPIO 资源，开启时钟等。具体流程包括 ：步骤一 ：初始化串口 USART2 和串口 USART3，设置串口参数，使能串口 ；步骤二 ：配置 RCC 时钟，打开 GPIO 时钟和 USART 时钟，创建控制周期性定位的定时器A；步骤三 ：设置时间间隔 TA，启动定时器 A，STM32L15x 处理器进入休眠状态 ；步骤四 ：当定时器 A 超时，产生中断，STM32L15x 处理。
24、器被唤醒，拉低 PWRKEY 引脚 1 秒钟，启动 SIM908 模块，注册 GPRS 网络 ；步骤五 ：STM32L15x 处理器向 USART3 串口发送命令，获取 GPS 位置信息，读取 GPS 串口输出的位置信息 ；步骤六 ：如果读取GPS坐标成功，则进入下一步，否则STM32L15x处理器向USART2串口发送命令，获取移动基站定位的 LBS 位置信息，再进入下一步 ；步骤七 ：将位置信息封装在数据包中后，STM32L15x 处理器向 USART2 串口发送命令，将当前坐标数据包发送到监控中心服务器，并发送短信到相关人员手机 ；步骤八 ：STM32L15x 处理器向 USART2 串。
25、口发送命令，关闭 SIM908 模块，返回步骤三。0024 其中气压检测是为了实现非法拆卸报警功能。本实施例腕带外壳采用整体一次性注塑成型，把电路板以及电池全封闭与外部完全隔离。腕带外壳在注塑成形时充入 1.5 个大气压的氮气，形成腕带内部气压高于腕带外部大气压的条件。利用正常情况下腕带内部压力与被破坏时内部氮气泄露引起内部气压变化后的压力的不同，来判断腕带对否被非法拆卸。正常情况压力为 0.15MPa，非法拆卸导致外壳受损氮气泄露，压力会降到一个大气压即 0.1MPa，为避免温度异常和地域差异引起虚警，取 0.12MPa 为报警值。当检测到腕带内部气压降到 0.12MPa 以下时，可以认为设。
26、备被破坏，此时应该及时上报异常。压力传感器选用 BMP180 传感器，BMP180 传感器是一个 I2C 接口的数字传感器，与 STM32L15x 处理器的连接关系如图 5 所示 ：STM32L15x 处理器的 PC1 引脚和 PC2 引脚分别连接所述 BMP180 传感器的 SDA 引脚和 SCL 引脚，为了让 BMP180 传感器在不工作时不消耗能量，STM32L15x 处理器的 PC0 引脚同时连接 BMP180 传感器的 VDD 和 VDDIO 引脚，以便通过引脚的电平高低控制传感器的开启和关闭。0025 在系统初始化完成后设置一个定时器，专门控制 BMP180 传感器数据的采集，每次。
27、都是按照打开传感器-测量气压数据、判断是否气压异常-关闭传感器的过程进行检测。具体步骤如下（如图 7 所示）：步骤 a ：创建拆卸检测定时器 B ；步骤 b ：设置定时间隔 TB，启动定时器 B，STM32L15x 处理器进入休眠状态 ；步骤 c：当定时器 B 超时，产生中断，STM32L15x 处理器被唤醒，置 PC0 高电平，启动BMP180 传感器 ；步骤 d ：STM32L15x 处理器向 BMP180 传感器发送压力检测命令，并记录 BMP180 传感器返回的压力值 ；步骤 e ：如果当前压力值大于预 0.12MPa，则未检测到非法拆卸，STM32L15x 处理器置PC0 低电平，关。
28、闭 BMP180 传感器，并返回步骤 b ；步骤 f ：如果当前压力值小于 0.12MPa，则检测到非法拆卸，STM32L15x 处理器置 PA1 低说 明 书CN 104460430 A5/5 页8电平，拉低 SIM908 模块 PWRKEY 引脚 1 秒钟，启动 SIM908 模块，注册 GPRS 网络 ；步骤 g ：STM32L15x 处理器向 USART2 发送命令，发送非法拆卸报警信息。0026 由于本实施例的腕带外壳为整体一次性注塑成型的，故在野外恶劣条件下和室内用水时具备防水能力，进一步扩大了适用范围。说 明 书CN 104460430 A1/3 页9图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 104460430 A2/3 页10图5说 明 书 附 图CN 104460430 A。