Počítadlo krokov založené na NFC All-Electronics

Kľúčové údaje

Krokomer je užitočný nástroj, ktorým je možné pohodlne zaznamenávať namerané hodnoty súvisiace so zdravím kedykoľvek a kdekoľvek. Všetko, čo potrebujete, je náramok krokomer a smartphone. Zariadenie pomáha monitorovať, zaznamenávať a analyzovať vlastnú fyzickú aktivitu a potom iniciovať potrebné opatrenia.

Krokomer zaznamenáva kroky urobené dotknutou osobou, z ktorých je možné vypočítať prejdenú vzdialenosť, rýchlosť a spotrebované kalórie. Spoločnosť ST Microelectronics má referenčný dizajn pre vývoj krokomeru na báze NFC navrhnutého ako náramok s pridruženou aplikáciou pre Android. Riešenie bolo vyvinuté pomocou 3-osého senzora akcelerácie, ekonomického a výkonného mikrokontroléra a komunikačnej jednotky NFC.

NFC (Near Field Communication) je metóda bezdrôtového prenosu založená na RFID (Radio Frequency Identification), ktorá pracuje na frekvencii 13,56 MHz. Na nadviazanie komunikácie medzi zúčastnenými zariadeniami je potrebné ich zblížiť.

Väčšina dnešných mobilných telefónov je vybavená rozhraním NFC, a preto ich možno použiť pre Windows 7

založené

Pohľad na nositeľný krokomer. ST mikroelektronika

Stručný prehľad architektúry systému. ST mikroelektronika

Pohľad zhora na dosku s plošnými spojmi. ST mikroelektronika

Pohľad zdola na dosku plošných spojov. ST Microelectronis

Aplikácia pre Android pre krokomer ST. ST mikroelektronika

Môže byť použitá komunikácia s krokomerom. Pretože s používateľom je možné vymieňať si informácie prostredníctvom displeja jeho mobilného telefónu, krokomer môže byť vyrobený zo štíhleho, ľahkého a prenosného počítača. Vďaka ľahkému použitiu a pohodlnému spôsobu nosenia je vhodný aj pre starších ľudí.

Hlavné komponenty systému

Nositeľný krokomer sa v podstate skladá z týchto komponentov:

  • Mikrokontrolér (MCU) STM32L051K6U6D
  • Dynamický IC tag NFC/RFID M24SR64-Y
  • Senzor akcelerácie LIS3DH
  • Nabíjačka batérií s regulátorom napätia STNS01
  • Lítium-iónová batéria (3,7 V/35 mAh)
  • Aplikácia pre Android

Počítadlo nositeľných krokov je založené na mikrokontroléri zo série STM32L. Pretože zaisťuje nízku spotrebu energie a poskytuje dostatočný výpočtový výkon, je vhodný pre túto aplikáciu. Okrem toho poskytuje širokú škálu periférnych zariadení na čipe (napríklad prevodníky SPI, I 2 C a A/D).

Dynamický tag NFC/RFID tagu M24SR64-Y môže používať rozhranie I 2 C, pracovať s čítačkou RFID s frekvenciou 13,56 MHz alebo komunikovať s mobilným telefónom s podporou NFC. Modul pomáha nastaviť nákladovo efektívnu rádiovú komunikáciu medzi krokomerom a telefónom. Výsledky krokomerov a ďalšie potrebné informácie sú tiež uložené v zabudovanej pamäti EEPROM. I 2 C je dvojvodičové sériové rozhranie pozostávajúce z obojsmernej dátovej linky a hodinovej linky. Rozhranie sa správa ako otrok podľa protokolu I 2 C.

Na výpočet rôznych výsledkov počítadla krokov boli výstupné signály ekonomického, výkonného 3-osového senzora zrýchlenia typu LIS3DH spracované špecifickým algoritmom. Modul vydáva svoje výsledky cez digitálne sériové rozhranie I 2 C/SPI. Komunikácia medzi mikrokontrolérom a akcelerometrom LIS3DH prebieha prostredníctvom čipovo integrovaného rozhrania SPI mikrokontroléra.

Použitá batéria Li-Ion (3,7 V/35 mAh) umožňuje aplikácii fungovať niekoľko dní. Na pripojenie externého zdroja napájania na nabíjanie 3,7 V Li-Ion batérie sa používa konektor micro USB. STNS01, lineárny regulátor nabíjania pre jednočlánkové lítium-iónové batérie, používa na nabíjanie batérie algoritmus CC/CV a na ochranu batérie má niekoľko funkcií. Rýchly nabíjací prúd je možné programovať pomocou externého odporu. Zabudovaný regulátor napätia 3,1 V pomáha zaistiť regulované napájacie napätie pre mikrokontrolér, snímač akcelerácie a dynamický štítok IC NFC/RFID. Obrázky 3 a 4 zobrazujú hornú a spodnú časť zostavenej dosky s plošnými spojmi.

Podrobnosti vývojového diagramu

Úloha snímača zrýchlenia v aplikácii počítadla krokov

Aplikácia pre Android ST NFC Based Pedometer v obchode Google Play. ST mikroelektronika

Trojosový akcelerometer sa používa na meranie zrýchlenia osoby pozdĺž osí X, Y a Z. Výstupné hodnoty pre všetky tri osi sa pravidelne zaznamenávajú a prenášajú do algoritmu počítadla krokov, ktorý okrem počtu krokov počíta aj prekonanú vzdialenosť, rýchlosť a spotrebované kalórie. Akcelerometer LIS3DH založený na technológii MEMS (mikroelektromechanický systém) sa vyznačuje nízkou spotrebou energie a malými rozmermi, vďaka čomu je pre túto aplikáciu obzvlášť vhodný. Modul navyše prispieva k implementácii presnejšieho, nákladovo efektívnejšieho, kompaktnejšieho a menej energeticky náročného systému krokov.

Implementácia šetriaca energiu

Mikrokontrolér preberá komunikáciu s Dynamic NFC/RFID-Tag-IC na výmenu informácií s mobilným telefónom alebo tabletom používateľa. V závislosti od zadaného príkazu spracuje údaje pochádzajúce z akcelerometra s cieľom vypočítať hodnoty, ako je počet krokov, spálené kalórie a ďalšie. Modul navyše preberá napájanie snímača zrýchlenia a dynamického štítku IC NFC/RFID s cieľom dosiahnuť minimálnu spotrebu energie. Prúdová spotreba počítadla krokov je približne 6 µA v režime úspory energie (režim zastavenia) a približne 350 µA v režime prevádzky.

M24SR je rodina integrovaných obvodov tagov typu 4 z NFC fóra. Organizácia úložiska a prístup zodpovedajú príslušným špecifikáciám fóra NFC. Špecifikácia NDEF (NFC Data Exchange Format) definuje formát pre zapuzdrenie správ na výmenu informácií, napríklad medzi zariadením fóra NFC a iným zariadením fóra NFC alebo značkou fóra NFC. Správa NDEF môže pozostávať z niekoľkých záznamov NDEF v závislosti od požiadaviek aplikácie.

Aplikácia krokomer na báze Androidu

Aplikácia ST NFC Based Pedometer pre Android je k dispozícii v obchode Google Play. Ako je popísané v predchádzajúcich častiach, slúži na spustenie a zastavenie krokomera. ST NFC Based Pedometer je užívateľsky prívetivá aplikácia založená na Androide, ktorá využíva technológiu NFC.

Funkcie aplikácie

Počítadlo krokov je možné spustiť a zastaviť pomocou aplikácie a hodnoty (počet krokov, kalórie, prejdenú vzdialenosť a ďalšie) je možné načítať z počítadla krokov vo formáte NDEF. Formát NDEF ponúka nasledujúce vlastnosti:

  • Demo režim v aplikácii pre prístup k aplikácii bez registrácie ako používateľ.
  • Funkcia štart a stop (implementovaná pomocou tlačidla, aby nedošlo k zámene).
  • História jednotlivých registrovaných používateľov a ukážkových používateľov.
  • Interaktívne grafy zobrazujú pokrok používateľa z hľadiska krokov, kalórií, vzdialenosti a rýchlosti.
  • Používatelia môžu mazať jednotlivé záznamy v histórii alebo v celej histórii.
  • Klepnutím na príslušné jednotky v aplikácii sa dá rýchlosť zobraziť buď v km/h alebo m/s.
  • Registrovaní používatelia môžu upravovať svoj profil pomocou modulu „Upraviť profil“ v ​​pravom hornom rohu.
  • Prihlásený používateľ je predvolene prihlásený pri každom spustení aplikácie, kým sa znova neodhlási.
  • Používatelia môžu aplikáciu po spustení krokomera zavrieť. Ak aplikáciu znova otvoríte a zastavíte krokomer, spustí sa v stave, v akom bola zatvorená (t. J. Je zobrazené tlačidlo zastavenia).

Aplikácia využíva databázu SQ-Lite na ukladanie všetkých nameraných hodnôt načítaných pomocou NFC z duálnej EEPROM zabudovanej v krokomere.