復(fù)古手環(huán)：用開(kāi)源硬件打造你自己的可穿戴設(shè)備

“復(fù)古手環(huán)”是開(kāi)源Arduino可穿戴設(shè)備的第二版作品。以我來(lái)說(shuō)，這不該稱為“智能手環(huán)”，這僅有簡(jiǎn)單功能罷了。實(shí)際上，還不如稱之為活動(dòng)跟蹤記錄儀……只是“智能手環(huán)”這個(gè)詞對(duì)我來(lái)說(shuō)更親切些。智能手環(huán)的重要特征是他們能通過(guò)藍(lán)牙和移動(dòng)設(shè)備相連，記錄用戶工作日程。

Arduino實(shí)現(xiàn)的復(fù)古手環(huán)只有單一功能，即通過(guò)加速計(jì)收集數(shù)據(jù)，然后發(fā)到移動(dòng)設(shè)備上，移動(dòng)設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算用戶消耗熱量和走動(dòng)步數(shù)。功能很簡(jiǎn)單，也就意味著這個(gè)裝置結(jié)構(gòu)上比之前的“復(fù)古手表”簡(jiǎn)單，那么根據(jù)你的個(gè)人品味制作也就變得容易了。

安卓應(yīng)用使用Arduino復(fù)古手環(huán)反饋信息計(jì)算行走步數(shù)，而應(yīng)用的算法并不復(fù)雜。如果你對(duì)算法這一塊頗有心得，用你自己的算法替代亦可。手機(jī)應(yīng)用儲(chǔ)存消耗熱量數(shù)據(jù)，所以你能得到每月/每日/每小時(shí)圖表報(bào)告。不過(guò)要提醒的是，Arduino復(fù)古手環(huán)的內(nèi)存很小，不能在自身儲(chǔ)存信息，它只能在連接到移動(dòng)設(shè)備上工作，也就是說(shuō)你不能單靠Arduino復(fù)古手環(huán)收集數(shù)據(jù)。我認(rèn)為，這個(gè)問(wèn)題在Arduino改進(jìn)后將得到很好解決。

第一步：工作機(jī)制

復(fù)古手環(huán)由Arduino部分和一個(gè)安卓應(yīng)用組成。

Arduino部分分為4個(gè)主要部分——Arduino板、加速計(jì)（MPU-6050）、藍(lán)牙模塊（HC-06）、聚合物鋰電池（充電板可選）。

安卓應(yīng)用也包括4個(gè)部分——安卓界面、藍(lán)牙管理、算法部分、后臺(tái)服務(wù)。

如果Arduino電源開(kāi)啟，并和復(fù)古手環(huán)應(yīng)用配對(duì)完畢，那么主板將每秒讀取加速計(jì)數(shù)據(jù)20次。接著，它將數(shù)據(jù)每秒發(fā)送一次到移動(dòng)設(shè)備上。加速計(jì)測(cè)量x軸、y軸和z軸數(shù)據(jù)（20次x3軸），發(fā)送它們到移動(dòng)設(shè)備上。安卓應(yīng)用收到兩秒之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，找出用戶在步伐加速上的周期。在用戶步伐加速時(shí)，就計(jì)算為用戶踏出了一步。接著，安卓應(yīng)用根據(jù)用戶的體重和步數(shù)計(jì)算消耗的熱量，并按月、日和小時(shí)進(jìn)行疊加。

第二步：準(zhǔn)備工作

這里用了下列零件來(lái)制作： – Arduino Pro mini 3.3伏 – 加速計(jì)/陀螺儀傳感器（MPU-6050） – 藍(lán)牙模塊（HC-06） – USB異步收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)接器（FTDI）

手環(huán)部分（硬件）

Arduino

我用了“復(fù)古手表”上相同的Arduino板，Arduino Pro Mini 3.3伏（ATmega328）。選擇它的原因是它能在鋰聚合物電池3.7伏電壓下工作以及它的尺寸。如果你不介意模塊和電池的尺寸，而僅僅拿來(lái)測(cè)試，那用Arduino Nano板也未嘗不可（容易實(shí)現(xiàn)和測(cè)試）。Arduino Pro Mini以8兆赫頻率工作，在5伏時(shí)則是16兆赫，但8兆赫的頻率就足夠了?？偟膩?lái)說(shuō)，你只需要準(zhǔn)備Arduino Pro Mini 3.3伏板和USB異步收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)接器模塊。

藍(lán)牙

大部分你能入手的藍(lán)牙模塊都是HC-06模塊，而且有控制界面板。界面板上有重設(shè)按鈕、工作狀態(tài)LED，支持3.3伏或5伏工作電壓，就顯得比較方便，但尺寸就較大了。而LED不是必須的，而且還耗電。所以我直接就用HC-06模塊，忽略界面板。

加速計(jì)

使用的是MPU-6050加速/陀螺儀傳感器模塊。如果你有其他類似的加速計(jì)，也可以拿來(lái)替代。不過(guò)這么一來(lái)，源代碼就要做出改動(dòng)了。

電池

在這里我使用了鋰聚合物電池。單芯鋰電輸出電壓為3.7伏，能讓Arduino Pro mini正常工作。當(dāng)然市面上也有不同尺寸和容量大小的電池任君選擇。低于100毫安時(shí)的電池尺寸小，但不能保證持續(xù)供電，而且電量太低的話，啟動(dòng)系統(tǒng)都是個(gè)問(wèn)題。我建議使用帶有過(guò)充放保護(hù)的電池，如果由可拆卸插座的就更好了。

為了方便，你也可以加上鋰電池充電模組，帶有USB充電口，從引腳輸出電源到Arduino上。

其他材料

你需要導(dǎo)線、電烙鐵、開(kāi)關(guān)、電池座。而這個(gè)組裝教程也對(duì)你有所幫助。

安卓部分

復(fù)古手環(huán)的安卓程序在安卓4.0環(huán)境下運(yùn)行。如果你的安卓版本低于4.0，或者用的是iPhone的話，呵呵……

第三步：組裝

圖上顯示的是除了電池外每個(gè)模塊組裝后的結(jié)果?，F(xiàn)在FTDI為整個(gè)模組供電，所以就不需要電池。

連接Arduino-藍(lán)牙模塊

如果想知道如何配對(duì)測(cè)試藍(lán)牙模塊，百度之！只要跟著教程對(duì)VCC、GND、TXD、RXD引腳接線即可。（VCC接3.3伏、GND接地、TX接D2、RX接D3）

連接Arduino-加速計(jì)（MPU-6050）

加速計(jì)模塊使用I2C界面。（VCC接3.3伏、GND接地、SDA接A4、SCL接A5）

連接Arduino-電池

供電是很簡(jiǎn)單的事，只要將正極接入輸入端（RAW），負(fù)極接地（GND）即可。如果你想帶有充電功能，那么就使用鋰電池充電模塊吧。這是，你應(yīng)將電池的B+、B-接到充電模塊的正負(fù)輸出上，將輸出的正負(fù)極分別連到Arduino板的RAW和GND上。

檢查連接

完成了所有過(guò)程后，就輪到下面步驟了。除了電池外，連接了每個(gè)部分，電源由FTDI模塊供給，在源代碼上載和完成測(cè)試前就不要連接電池了。當(dāng)所有測(cè)試完成后，斷開(kāi)FTDI模塊，將電池連上（或加上充電模塊）。

第四步：手環(huán)的Arduino源代碼

在GitHub上你能下載到手環(huán)的程序框架

上載Arduino源代碼

在代碼編譯完成后，你需要將其上載到Arduino板上。在上載之前，選擇主板型號(hào)“Arduino Pro mini 3.3伏（ATmega328）”，在上載前按下板上的重設(shè)按鈕。如果過(guò)程失敗，就會(huì)有下列信息反饋：

arvdud： stk500_getsync（）：not in sync： resp=0×00

顯示這段信息的原因通常是：

1.你在Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境里選擇的主板類型和實(shí)際的不同。 2. TX、RX引腳連接錯(cuò)誤。 3. 用作連接TX、RX引腳的串口引腳出錯(cuò)。 4. 板上的啟動(dòng)引導(dǎo)故障。 5. 用戶使用了不支持自動(dòng)重設(shè)功能的USB模塊。

對(duì)于第一種情況，你需要在Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境的［tools 》 board］中選擇正確的主板類型；第二種情況，檢查TX、RX引腳是否正確連接；改正后如果還是像第三種情況所說(shuō)的那樣，將D0和D1引腳斷開(kāi)連接；第五種情況，你只需按下重設(shè)按鈕。當(dāng)你按下Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境里的上載按鈕后，觀察出現(xiàn)的信息，有一個(gè)時(shí)刻上它會(huì)從“Compiling”（編譯中）轉(zhuǎn)為“Uploading”（上載中）。如果你看到USB模塊上TX/RXLED燈在閃爍，那么表示上載過(guò)程正常。比較罕見(jiàn)的是情況4的那種，那你就用一塊 UNO板對(duì)故障的啟動(dòng)模塊進(jìn)行重寫。

調(diào)試

你需要確定連接好了每個(gè)模塊，工作無(wú)誤。首先運(yùn)行Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境的串行監(jiān)視器，看看加速計(jì)是否正常運(yùn)行。（在完成上載程序代碼后，板上的 LED會(huì)亮，運(yùn)行程序試驗(yàn)。）因?yàn)橄旅娴脑创a有段檢錯(cuò)代碼，當(dāng)連接正常時(shí)，它應(yīng)當(dāng)顯示Arduino板發(fā)回的數(shù)值。沒(méi)有的話，就證明加速計(jì)連接有問(wèn)題。（在完成所有調(diào)試工作后，可以刪除檢錯(cuò)代碼。）

// Print the raw acceleration values《br》 Serial.print（F（“accel x，y，z： ”））; Serial.print（accel_t_gyro.value.x_accel， DEC）; Serial.print（F（“， ”））; Serial.print（accel_t_gyro.value.y_accel， DEC）; Serial.print（F（“， ”））; Serial.print（accel_t_gyro.value.z_accel， DEC）; Serial.print（F（“， at ”））; Serial.print（iAccelIndex）; Serial.println（F（“”））;

現(xiàn)在，輪到檢查藍(lán)牙模塊。準(zhǔn)確連接VCC、GCN引腳后，移動(dòng)設(shè)備掃描下模塊應(yīng)該能被找到。如果在設(shè)備列表上看不到HC-06模塊，就檢查一下電源引腳。完成這步后，是時(shí)候檢查程序應(yīng)用部分。

假設(shè)配對(duì)過(guò)程正常，但程序應(yīng)用收不到數(shù)據(jù)，那么就是TX/RX引腳連接出了問(wèn)題。換個(gè)說(shuō)法，從Arduino到藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)傳輸異常。

第五步：安裝運(yùn)行應(yīng)用

講解如何編譯及修改安卓源代碼會(huì)很長(zhǎng)，所以這里就掠過(guò)了。不過(guò)你能在GitHub上下載整個(gè)復(fù)古手環(huán)安卓源代碼，并對(duì)其進(jìn)行修改，任意傳播，只要保留版權(quán)信息即可。在［RetroBand_AndroidRetroBand］文件夾內(nèi)可以找到安卓應(yīng)用的源代碼。

我將應(yīng)用放到了谷歌應(yīng)用商店上了，只要在上面搜索“RetroBand”就能找到，然后安裝。它在安卓4.0系統(tǒng)以上運(yùn)行。

安裝應(yīng)用，運(yùn)行程序，利用復(fù)古手環(huán)對(duì)移動(dòng)設(shè)備程序進(jìn)行校正，看應(yīng)用能否成功收到信息。安卓應(yīng)用有3個(gè)列表選單。

時(shí)間軸：這里每小時(shí)收集累計(jì)消耗熱量數(shù)據(jù)，你能查到每小時(shí)、每日、每月消耗熱量數(shù)據(jù)。

圖表：顯示加速計(jì)收到的數(shù)據(jù)，并將其繪制為圖表，你能看到3軸數(shù)據(jù)是如何變換的。

設(shè)置：這里配置程序設(shè)定，輸入自己體重。其他功能將陸續(xù)開(kāi)放。

成功測(cè)試安卓應(yīng)用的話，連接鋰電池，完成接下來(lái)的工作。

復(fù)古手環(huán)技術(shù)參數(shù)：

處理器：ATmega328-3.3v（8MHz），32KB閃存（2KB引導(dǎo)啟動(dòng)共享），2KB內(nèi)存，1KB EEPROM。

安卓4.0或以上的專用安卓應(yīng)用。

基于步數(shù)計(jì)算的消耗熱量計(jì)算功能。

累計(jì)消耗熱量數(shù)據(jù)，將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以每月、每日、每小時(shí)方式顯示出來(lái)。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加速計(jì)上3軸數(shù)據(jù)變化。

開(kāi)源。

在下圖你能看到產(chǎn)品原型——Arduino、加速計(jì)、藍(lán)牙模塊、充電模塊、鋰電池、電源開(kāi)關(guān)的組合體。我故意抹上了一些膠，讓它看起來(lái)臟兮兮的，但還是能正常工作的。

第六步：包裝

如果你有一臺(tái)3D打印機(jī)，那就試試看自己設(shè)計(jì)外殼。這里看到的外殼就是由一臺(tái)3D打印機(jī)打印的。

第七步：后記

復(fù)古手環(huán)是我的第二個(gè)作品，”自制智能手表（復(fù)古手表）“的后續(xù)作。我的智能手環(huán)比起其他活動(dòng)跟蹤產(chǎn)品的功能太簡(jiǎn)單了，但藍(lán)牙模塊和加速計(jì)是其他作品要用到的基本模塊。根據(jù)我的程序源代碼，你能做出不同的改型。

我希望本教程對(duì)你有所幫助。感謝以下諸位幫我完成這個(gè)作品。

Chang-Han Jeon、Il-Yong Park、Byung-Gyu Kim、KyungReol Ku、Sang-Won Lee、Kyung-Bu Jeong。

參考個(gè)人主頁(yè)： HardCopyWorld.com

原文鏈接 原作：GodsTale