智能手表的功能及應用分析

李 霞，張媛媛

（沈陽化工大學，遼寧 沈陽 110000）

智能手表的應用越來越廣泛，因此對其功能進行相應的改進，使其更能滿足不同人的生活需求是極為關鍵的。該手表除具備傳統智能手表的心率監測、記步數、來電短信和日程提醒、自動監測睡眠和睡眠階段、走路提醒、健康指數、GPS定位功能之外，還具有車鑰匙的功能，即無鑰匙進入系統啟動、遠程啟動和尋車、近距離遙控車輛前/后/左/右低速移動、監測車油量和續航里程、控制車窗升降、車信息和手表信息共享。

1 智能手表的結構分析

1.1 總體設計

該手表將識別到的模擬量轉換為數字量交給單片機來處理，單片機對所接收到的信息進行存儲與分析，然后結合機器學習的結果，對其進行決策；它可以完成監測功能和遠程控制功能，同時由于其智能化的管理，還可以實現電能的調配，使得手表擁有較強的續航能力。

1.2 數模轉化模塊

在智能手表的使用中，需要大量地用到數字量和模擬量的轉換模塊，其可以把模擬的信號轉化為數字信號提供給單片機，也可以把單片機的電平信號轉化為模擬信號來改變相應的電阻進行輸出。在信號轉換時，多路信號同時開始工作。如果在電平變化之后，信號還沒有完全轉換，那么就可能會出現一定的偏差。為了減小這種偏差，就需要通過保持電路來保持信號，比如可以把采樣的信號停留一段時間，這樣就使得信號處理過程中所出現的信號還是之前的信號，不會出現時間上的偏差。為了確保系統整體測量的準確性，電路的采樣時間應該較短，保持時間應該較長，這樣才能夠使得其實時捕捉到信息，同時留足分析的時間，完成信號的轉換。

1.3 檢測模塊

為了使得單片機的內部數模轉換資源可以得到應用，我們可以采用LM35模擬傳感器，用多種電源供電。電壓和溫度有著較好的線性度，溫度每上升1°，電壓就會增加10 mV。執行模塊可以根據實際的情況來分析所測得的數據，同時也可以對受控對象進行實時反應，在將其運轉之后，可以通過加強反饋來實現評估，利用強化學習、神經網絡等算法實現函數的優化，這樣就能夠對溫度檢測模塊的內部參數進行權重的更新。優化時，主要采用的是貝爾曼優化方式，能夠使得函數更加符合實際情況，具有科學性和合理性。

1.4 通訊模塊

本次設計采用藍牙通訊模塊來進行信息的傳輸。藍牙傳輸具有失真度較低、速度較快、兼容性較強的特點，因此得到了極為廣泛的應用。隨著智能終端的普及及人們對網絡日益增長的硬性需求，再者考慮到網絡接入的方便及快捷、人們對移動網絡的需求日益迫切，反觀各種無線接入技術，傳統的手機通信網絡上網速度已不能滿足需求，加之資費過高，無線網絡技術無疑是更合適的選擇。縱觀各種無線接入技術，藍牙技術的市場應用更為成熟，而且其建設成本更為經濟，且可與有線的計算機網絡實現無縫對接，更好地與有線網絡實現互補，拓展有線網絡的服務范圍。

1.5 數據存儲模塊

除了上面所述的基本功能外，還可以通過數據存儲的方式來對手表進行數據的分析和更新，數據的存儲情況對于整個系統的工作效率來說意義重大，因此對數據庫進行科學的設計，使其具有完整性、一致性，可以使得系統高效地工作。

1.6 電源管理模塊

電源管理模塊可以使手表電源有效地抵御波動，提升電能的質量，通過分布式的方式進行電能的存儲和運輸，使得能源能夠得到有效的利用，進而降低成本。為了避免對電源造成波動，可以采用自適應測量方式，通過分層的優化模型，來使得手表的運行更加科學與有效。該模型可以根據設備信息進行動態調整，從而達到節約能源、降低損耗的目的。

1.7 機器學習模塊

為了更具人性化，該手表采用BP神經網絡來學習，主要通過梯度下降法來快速降低誤差，使得整個系統能夠盡快地收斂，最終使得誤差減小，達到最優化的結果。這個過程主要是將訓練之后的誤差達到使用的需求或者達到一定的訓練次數才停止。

2 智能手表的功能及應用

2.1 身體機能測定

該智能手表可以對溫度、心率、步數等進行實時的測定，在對系統進行初始化之后啟動藍牙通訊模塊，在溫度等數據超過設定值的時候報警。如果下一個周期的數據可以恢復正常，就可以將其關閉，將數據利用藍牙通訊模塊實時傳送給手機。如果在這個途中發生中斷的情況，那么信息將會重新發送。在整個通訊過程當中，藍牙設備先進行匹配，然后連接，獲取到信息之后發送給手機，手機在短時間內就可以通過網絡將信息發送到總監管中心，實現遠程監護。

2.2 通訊功能

除了基本的通訊功能外，還有重要的一點——無需其他設備中轉，即可將手機端文件同步至手表，快捷、便利。與手機實時同步，短信、來電及時提醒，用戶可以根據自身需求對智能手表內置應用進行自定義設置，共享手機上的WiFi密碼，無煩瑣的密碼輸入，一點即連。智能手表APP軟件開發能夠與用戶手機號碼聯用，并與現有手機通訊錄中的信息實現完美的融合。即使用戶錯過了推送通知或關閉了手機，智能手表也能夠自動保存離線狀態時接收的信息。

2.3 遠程控制功能

使用穿透內網的遠程控制軟件不需要做端口的映射就能夠完全實現連接。這類軟件需要通過服務器的協助程序來實現內網的控制，由于IP地址越來越少，需要通過能夠穿透內網的控制軟件來進行遠程方面的控制。該手表采用穿透內網的控制軟件，從而可以實現汽車的遠程控制。

3 總結

本文對智能手表的結構和功能進行了進一步的分析和探討，希望通過對其功能的進一步優化與改進，讓其能夠更好地滿足于各個年齡段的人，為更多的人提供優質的服務。

參考文獻：

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