智能手环的电路设计要点与主控方案推荐

【导读】随着5G、物联网等新技术的普及，智能手环有望成为连接人与健康的桥梁，带来更加丰富的应用场景。其功能主要包括健康数据采集和监控，定位，通话和急救等，并要求超低功耗和性价比优势。为了实现这些功能，智能手环需要在狭小的空间集成包括控制、传感器、电源管理和无线通信等模块，需要工程师合理规划各模块的位置，分开布局。快包分析师总结了各功能模块的电路设计要点、整体布局及电磁兼容性设计。同时，针对智能手环的应用场景推荐基于小华半导体HC32L136系列超低功耗主控应用案例及相关需求开发。该芯片的主要应用在超低功耗要求的便携产品，具备丰富的接口，助力设计效率提升。

电路设计要点

1、控制模块

控制单元是智能手环的核心，负责整体控制、数据处理以及与外部设备的通信。在电路规划设计时，要确保控制模块与其他模块之间有足够的连接和通信通道；考虑散热问题，特别是在高负荷运行时。

HC32L136 系列是一款旨在延长便携式测量系统的电池使用寿命的超低功耗、宽电压工作范围的 MCU。集成 12 位 1Msps 高精度 SARADC 以及集成了比较器、运放、内置高性能 PWM 定时器、LCD 显示、多路 UART、SPI、I2C 等丰富的通讯外设，内建 AES、TRNG 等信息安全模 块，具有高整合度、高抗干扰、高可靠性和超低功耗的特点。本产品内核采用 Cortex-M0+ 内核， 配合成熟的 Keil & IAR 调试开发软件，支持 C 语言及汇编语言，汇编指令。

典型应用电路图

应用领域

　　⚫ 传感器应用，物联网应用;

　　⚫ 智能交通，智慧城市，智能家居;

　　⚫ 火警探头，智能门锁，无线监控等智能传感器应用;

       ⚫ 各种对于电池供电和对于功耗苛求的便携式设备等。

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2、传感器模块

传感器是智能手环最基本的部分，它负责采集手环周围的环境信息，并将其转化为数字信号，通过控制芯片进行处理。在设计电路时，确保传感器与处理器之间的信号传输不受干扰；对于模拟传感器，需要注意信号调理电路的设计，以确保信号的准确性和稳定性。

3、电源管理模块

管理电池的充放电，在规划设计电路时要重点考虑电池连接的安全性，确保电源管理IC与其他模块的连接稳定可靠，还要考虑电池寿命和充电效率。

4、无线通信模块

智能手环在使用时需要和手机进行联动，因此，无线射频部分是关键部分，在这部分设计一定要格外注意。现在市面上的智能手环无外乎都是基于蓝牙进行的无线数据传输，因此重点说蓝牙射频的处理。如果智能手环只是用于数据传输而不需要进行声音和音乐的传递，那么低功耗蓝牙是最优选择，在设计时，蓝牙天线形状，天线布局，智能手环外壳材料等都是影响智能手环性能的重要因素。在智能手环PCB设计过程中，还要确保无线通信模块与其他电路之间的电磁兼容性。

5、分区布局，注意走线保护

合理规划各模块的位置，分开布局，不能相互串扰。确保信号传输的效率和稳定性。在走线时，需要对关键走线进行保护，比如时钟产生电路，晶振电路等是否进行敷铜保护，是否进行环地保护等，一般在设计中会进行保护，对于晶振部分是需要挖铜处理。

6、电磁兼容性

智能手环体积较小，PCB上布局比较紧凑，但器件布局也需要满足电磁兼容设计要求。

PCB单板上，需要区分数字地区域、模拟地区域、射频地区域，可以不分地设计或分地设计并通过0欧电阻进行连接，同时对应的数字、模拟、射频电路分别参考对应的地平面，减小相互耦合干扰。分地设计时特别注意不能有信号布线跨地分割，否则会导致走线环路较大，容易受到外部高频干扰。

其他方面，在单板PCB设计时，注意板边铺设地网络，信号内缩，减小静电从结构缝隙耦合至单板的干扰，提高单板的敏感度。

结构设计注意密闭性，注意按键的同时增大单板与结构件之间的间距，对结构件放电时不会作用至单板，间接提高了单板的放静电能力。

7、可维护性和可扩展性

考虑未来可能的功能扩展和模块替换，设计易于维护和升级的电路结构。

总结

据IDC预测，到2024年，全球智能手环市场规模将达到2.96亿台。数据表明，市场仍然具有巨大的增长潜力。智能手环市场的未来发展主要依赖于技术创新和应用拓展。一方面，需要加强关键指标的精准性，并提供更多的健康管理功能。另一方面，智能手环也有望扩展更多的应用场景，例如智能支付、健康咨询等，以提供更全面、便捷的服务。

快包项目推荐

项目名称：心跳、血压检测的智能手环

项目详情：

1、设计一个心跳、血压检测的智能手环，达到危险值就报警，同时配套一个按压装置，按压也能报警；

2、数据需要上传到一个服务器里；

3、交期1个月，地区没有要求，最好在四川；

4、方案需求、预算详谈。

项目名称：可穿戴医疗手环方案

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1、要求可以测量血氧、脉率、计步、体温等基本参数；

2、体积小，功耗小；

3、产品需具备耐用性和可靠性；

4、具体方案需求、预算详谈。

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项目详情：

1、设备类型：智能手环

2、尺寸：体积小巧

3、待机时间：长，平时不耗电

4、主要功能：

   - SOS紧急情况下联系特定的人

   - 按下SOS按钮后发出定位信息和周围环境声音给特定服务器和设备

5、硬件要求：

   - GPS定位功能

   - 麦克风录音功能

   - 无屏幕设计

   - 蓝牙连接

6、软件要求：

   - 配套手机应用程序，用于管理和操作智能手环

7、其他说明：

   - 设备需具备耐用性和可靠性

   - 设备操作简单易懂，不需要屏幕界面设置，通过蓝牙连接进行操作

项目名称：智能手环方案

项目详情：

1、需要智能手环方案；

2、反馈心率，血氧，体温三项指标；

3、低功耗；

4、设备需具备耐用性和可靠性；

5、具体方案需求、预算详谈。

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