智能穿戴设备中人体运动能耗监测系统的设计和研究

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2、控制进導转變：．．；片乂Ｓ’；／Ｖ讀心乂ｙ、議．雜議Ｉ＂＇ｆ谭Ｉｆ’————ＰＰｆ＇．，气：諭礙剩，．焉繁辦％’＇；；和；苗：：＞＾Ｖ人．，；．＼滅ｖ與心．．鍵緣議身爛；硕士学位论文M.D.Thesis智能穿戴设备中人体运动能耗监测系统的设计和研究DesignandResearchofHumanMotionEnergyExpenditureMonitoringSysteminTheIntelligentWearableDevice冒星星Maoxingxing二○一五年五月*A~~m~~~~~~ft~A~~~m~~*fi~W~I~&~1~~;p

3、Jf~JJxJI~:o~ft?Jf~Q,~~T~~*fJ'JiJ;/JQ~if!F¥i;fPi5ci~j~±-&7J)7r,i-t;~9='/G~=trsJtfmAB~JY:.*-w:tn~tts'-11iJf~rfX.~,m/G~~tJ~1~®~t~ffi*~W:Jt~~~m~~~&W:~~ffi~fflM~MMo~ft-~I~~~~~*W~m-~ffW~~~B~~~~~T~~~~~#:;(!Z~T~~~~~~:___,!3'--------西北师范大学硕士学位论文摘要随着智能穿戴设备的不断研究和发展，人体运动能耗监测作为其中重要的功能，逐渐受到广泛的重视。人体运动过程中，运动者的

4、训练量及训练强度通过测量运动能耗进行量化评估，而有效的运动量和运动强度是保证运动锻炼效果的关键。本文在深入了解目前能耗测量方法优劣性的前提下，选用三轴加速度传感器法测量运动能耗，运用力学做功的定义，并结合新型传感器LIS3DH、MSP单片机主控模块与蓝牙4.0无线传输模块，最终设计开发出了一套能耗监测系统来实时监测运动者的能耗情况。本论文的主要工作概况如下：（1）本文能耗算法基于力学做功的定义，推导出一个运动能耗与人体加速度以及体重有关的公式，并且成功的运用矩形法将公式中的一重积分公式在软件中实现。（2）对运动传感器模块和CC2540USBDongle模块的硬件电路设计，运动传感器模

5、块包括主单片机MSP430F5340、加速度传感器LIS3DH和蓝牙CC2540电路，CC2540USBDongle模块包括蓝牙CC2540最小系统、调试电路和USB转串口电路。（3）软件设计上实现蓝牙主从节点的数据通信，完成了主控模块MSP430单片机的主程序以及各模块子程序的软件设计，通过能耗算法在单片机中运算出结果，最终通过蓝牙传输到上位机中。（4）设计上位机用户中心管理软件，采用了Delphi软件平台开发，加载SPComm控件完成主机和接收系统的通信，并对数据进行曲线图展示。本文通过对目前短距离无线通信技术和传感器技术的分析和研究，设计并实现了一套超低功耗的人体运动能耗监测系

6、统。最终设计实验并对系统的精度进行了验证，达到了设计的预期目标。关键字：能耗监测；LIS3DH传感器；MSP430F5340；蓝牙4.0；Delphi管理软件Ⅰ智能穿戴设备中人体运动能耗监测系统的设计和研究AbstractWithconstantdevelopmentofsmartwearabledevices,theimportantfunctionofhumanmotionenergyexpendituremonitoringhasbeengraduallycaughtmoreattention.Intheprocessofhumanmotion,themeasurementof

7、energyexpenditurecanevaluatetheamountandintensityofexercise.Andeffectivelyexerciseisguaranteeofhealth.Basedontheunderstandingofthecurrentmeasurementofenergyexpenditureindepth，asetofhumanmotionenergyexpendituremonitoringsystemtomon