NFC-базиран брояч на стъпки All-Electronics

Ключови данни

Педометърът е полезен инструмент, който може да се използва за удобно записване на свързаните със здравето измервания по всяко време и навсякъде. Всичко, от което се нуждаете, е гривната на крачкомера и смартфон. Устройството помага да се наблюдава, записва и анализира собствената физическа активност и след това се инициират необходимите мерки.

Педометър записва стъпките, предприети от съответното лице, от които могат да се изчислят изминатото разстояние, скоростта и консумираните калории. Има референтен дизайн от ST Microelectronics за разработването на NFC-базиран крачкомер, проектиран като гривна със съответно приложение за Android. Решението е разработено с помощта на 3-осен сензор за ускорение, икономичен и мощен микроконтролер и NFC комуникационна единица.

NFC (Near Field Communication) е метод за безжично предаване, базиран на RFID (радиочестотна идентификация), който работи на честота 13,56 MHz. За да се установи комуникация между засегнатите устройства, е необходимо да се сближат.

Повечето от днешните мобилни телефони са оборудвани с NFC интерфейс и следователно могат да се използват за

брояча стъпки

Изглед на носещия се крачкомер. ST Microelectronics

Системна архитектура с един поглед. ST Microelectronics

Изглед отгоре на платката. ST Microelectronics

Долен изглед на платката. ST Microelectronis

Приложението за Android за крачкомера ST. ST Microelectronics

Може да се използва комуникация с крачкомера. Тъй като обменът на информация с потребителя може да се осъществи чрез дисплея на мобилния му телефон, крачкомерът може да бъде направен тънък, лек и преносим. Благодарение на лекотата на използване и удобния начин за носене, той е подходящ и за възрастни хора.

Основни компоненти на системата

Носещият се крачкомер по същество се състои от следните компоненти:

  • Микроконтролер (MCU) STM32L051K6U6D
  • Динамичен NFC/RFID етикет IC M24SR64-Y
  • LIS3DH сензор за ускорение
  • Зарядно устройство за батерии с регулатор на напрежение STNS01
  • Литиево-йонна батерия (3,7 V/35 mAh)
  • Приложение за Android

Носимият брояч на стъпки е базиран на микроконтролер от серията STM32L. Тъй като осигурява ниска консумация на енергия и осигурява достатъчно мощност за обработка, той е много подходящ за това приложение. В допълнение, той предлага широка гама периферни устройства на чипа (например SPI, I 2 C и A/D преобразуватели).

IC M24SR64-Y Dynamic NFC/RFID Tag може да използва интерфейса I 2 C, да работи с 13,56 MHz RFID четец или да комуникира с мобилен телефон с активиран NFC. Модулът помага да се създаде рентабилна радио комуникация между крачкомера и телефона. Резултатите от крачкомера и друга необходима информация също се съхраняват във вградената му EEPROM памет. I 2 C е двупроводен сериен интерфейс, състоящ се от двупосочна линия за данни и тактова линия. Интерфейсът се държи като подчинен съгласно протокола I 2 C.

За да се изчислят различните резултати от брояча на стъпки, изходните сигнали на икономичния, мощен 3-осен сензор за ускорение от типа LIS3DH бяха обработени със специфичен алгоритъм. Модулът извежда резултатите си чрез цифров, сериен I 2 C/SPI интерфейс. Комуникацията между микроконтролера и акселерометъра LIS3DH се осъществява чрез интегрирания в чип SPI интерфейс на микроконтролера.

Използваната Li-Ion батерия (3,7 V/35 mAh) позволява на приложението да работи за няколко дни. Микро USB конектор се използва за свързване на външния източник на захранване за зареждане на 3,7 V Li-Ion батерия. STNS01, линеен контролер на зареждане за едноклетъчни Li-Ion батерии, използва алгоритъма CC/CV за зареждане на батерията и има няколко функции за защита на батерията. Токът за бързо зареждане може да бъде програмиран с външен резистор. Вграденият регулатор на напрежение 3,1 V помага да се осигури регулирано захранващо напрежение за микроконтролера, сензора за ускорение и IC с динамичен NFC/RFID етикет. Фигури 3 и 4 показват горната и долната част на сглобената платка.

Подробности за блок-схема

Задача на сензора за ускорение в приложението за брояч на стъпки

Приложението за Android ST NFC базиран крачкомер в Google Play Store. ST Microelectronics

3-осният акселерометър се използва за измерване на ускорението на човек по осите X, Y и Z. Изходните стойности и за трите оси се записват периодично и се подават към алгоритъма на брояча на стъпки, който освен броя на стъпките изчислява и изминатото разстояние, скоростта и консумираните калории. Акселерометърът LIS3DH, базиран на технологията MEMS (микроелектромеханична система), се характеризира с ниска консумация на енергия и малки размери, което го прави особено подходящ за това приложение. В допълнение, модулът допринася за реализирането на по-точна, по-рентабилна, по-компактна и по-малко енергоемка система за броячи на стъпки.

Енергоспестяващо изпълнение

Микроконтролерът поема комуникацията с Dynamic NFC/RFID-Tag-IC за обмен на информация с мобилния телефон или таблета на потребителя. В зависимост от въведената команда, той обработва данните, идващи от акселерометъра, за да изчисли стойности като брой стъпки, изгорени калории и други. В допълнение, модулът поема захранването на сензора за ускорение и IC с динамичен NFC/RFID етикет с цел постигане на минимална консумация на енергия. Консумацията на ток на брояча на стъпки е приблизително 6 µA в режим на пестене на енергия (режим на спиране) и приблизително 350 µA в режим на работа.

M24SR е семейство от интегрални схеми от тип 4 от NFC Forum. Организацията на съхранение и методът на достъп отговарят на съответните спецификации на NFC форума. Спецификацията NDEF (NFC формат за обмен на данни) дефинира формат за капсулиране на съобщения за обмен на информация, например между NFC форум устройство и друго NFC форум устройство или NFC форум маркер. Съобщението NDEF може да се състои от няколко записа NDEF, в зависимост от изискванията на приложението.

Базирано на Android приложение за крачкомер

Приложението за Android Pedometer ST NFC е налично в Google Play Store. Както е описано в предишните раздели, той се използва за стартиране и спиране на крачкомера. ST NFC базиран крачкомер е удобно приложение, базирано на Android, което използва NFC технология.

Характеристики на приложението

Броячът на стъпки може да се стартира и спира чрез приложението, а стойностите (брой стъпки, калории, изминато разстояние и други) могат да се четат от брояча на стъпки във формат NDEF. Форматът NDEF предлага следните свойства:

  • Демо режим в приложението за достъп до приложението, без да се регистрирате като потребител.
  • Функция за стартиране и спиране (реализирана с бутон за избягване на объркване).
  • История за отделните регистрирани потребители и демо потребители.
  • Интерактивните графики показват напредъка на потребителя по отношение на стъпки, калории, разстояние и скорост.
  • Потребителите могат да изтриват отделни записи в историята или цялата история.
  • Чрез докосване на съответните единици в приложението скоростта може да се покаже или в km/h, или m/s.
  • Регистрираните потребители могат да редактират своя профил с модула „Редактиране на профил“ в горния десен ъгъл.
  • Влезлият потребител е влязъл по подразбиране всеки път, когато приложението се стартира, докато не излезе отново.
  • Потребителите могат да затворят приложението след стартиране на крачкомера. Ако приложението се отвори отново, за да спре крачкомера, то стартира в състоянието, в което е било затворено (т.е. бутонът за спиране се показва).

Приложението използва базата данни SQ-Lite, за да запази всички измерени стойности, които са отчетени чрез NFC от двойния EEPROM, вграден в крачкомера.