智能手表的功能及应用分析

李 霞，张媛媛

（沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110000）

智能手表的应用越来越广泛，因此对其功能进行相应的改进，使其更能满足不同人的生活需求是极为关键的。该手表除具备传统智能手表的心率监测、记步数、来电短信和日程提醒、自动监测睡眠和睡眠阶段、走路提醒、健康指数、GPS定位功能之外，还具有车钥匙的功能，即无钥匙进入系统启动、远程启动和寻车、近距离遥控车辆前/后/左/右低速移动、监测车油量和续航里程、控制车窗升降、车信息和手表信息共享。

1 智能手表的结构分析

1.1 总体设计

该手表将识别到的模拟量转换为数字量交给单片机来处理，单片机对所接收到的信息进行存储与分析，然后结合机器学习的结果，对其进行决策；它可以完成监测功能和远程控制功能，同时由于其智能化的管理，还可以实现电能的调配，使得手表拥有较强的续航能力。

1.2 数模转化模块

在智能手表的使用中，需要大量地用到数字量和模拟量的转换模块，其可以把模拟的信号转化为数字信号提供给单片机，也可以把单片机的电平信号转化为模拟信号来改变相应的电阻进行输出。在信号转换时，多路信号同时开始工作。如果在电平变化之后，信号还没有完全转换，那么就可能会出现一定的偏差。为了减小这种偏差，就需要通过保持电路来保持信号，比如可以把采样的信号停留一段时间，这样就使得信号处理过程中所出现的信号还是之前的信号，不会出现时间上的偏差。为了确保系统整体测量的准确性，电路的采样时间应该较短，保持时间应该较长，这样才能够使得其实时捕捉到信息，同时留足分析的时间，完成信号的转换。

1.3 检测模块

为了使得单片机的内部数模转换资源可以得到应用，我们可以采用LM35模拟传感器，用多种电源供电。电压和温度有着较好的线性度，温度每上升1°，电压就会增加10 mV。执行模块可以根据实际的情况来分析所测得的数据，同时也可以对受控对象进行实时反应，在将其运转之后，可以通过加强反馈来实现评估，利用强化学习、神经网络等算法实现函数的优化，这样就能够对温度检测模块的内部参数进行权重的更新。优化时，主要采用的是贝尔曼优化方式，能够使得函数更加符合实际情况，具有科学性和合理性。

1.4 通讯模块

本次设计采用蓝牙通讯模块来进行信息的传输。蓝牙传输具有失真度较低、速度较快、兼容性较强的特点，因此得到了极为广泛的应用。随着智能终端的普及及人们对网络日益增长的硬性需求，再者考虑到网络接入的方便及快捷、人们对移动网络的需求日益迫切，反观各种无线接入技术，传统的手机通信网络上网速度已不能满足需求，加之资费过高，无线网络技术无疑是更合适的选择。纵观各种无线接入技术，蓝牙技术的市场应用更为成熟，而且其建设成本更为经济，且可与有线的计算机网络实现无缝对接，更好地与有线网络实现互补，拓展有线网络的服务范围。

1.5 数据存储模块

除了上面所述的基本功能外，还可以通过数据存储的方式来对手表进行数据的分析和更新，数据的存储情况对于整个系统的工作效率来说意义重大，因此对数据库进行科学的设计，使其具有完整性、一致性，可以使得系统高效地工作。

1.6 电源管理模块

电源管理模块可以使手表电源有效地抵御波动，提升电能的质量，通过分布式的方式进行电能的存储和运输，使得能源能够得到有效的利用，进而降低成本。为了避免对电源造成波动，可以采用自适应测量方式，通过分层的优化模型，来使得手表的运行更加科学与有效。该模型可以根据设备信息进行动态调整，从而达到节约能源、降低损耗的目的。

1.7 机器学习模块

为了更具人性化，该手表采用BP神经网络来学习，主要通过梯度下降法来快速降低误差，使得整个系统能够尽快地收敛，最终使得误差减小，达到最优化的结果。这个过程主要是将训练之后的误差达到使用的需求或者达到一定的训练次数才停止。

2 智能手表的功能及应用

2.1 身体机能测定

该智能手表可以对温度、心率、步数等进行实时的测定，在对系统进行初始化之后启动蓝牙通讯模块，在温度等数据超过设定值的时候报警。如果下一个周期的数据可以恢复正常，就可以将其关闭，将数据利用蓝牙通讯模块实时传送给手机。如果在这个途中发生中断的情况，那么信息将会重新发送。在整个通讯过程当中，蓝牙设备先进行匹配，然后连接，获取到信息之后发送给手机，手机在短时间内就可以通过网络将信息发送到总监管中心，实现远程监护。

2.2 通讯功能

除了基本的通讯功能外，还有重要的一点——无需其他设备中转，即可将手机端文件同步至手表，快捷、便利。与手机实时同步，短信、来电及时提醒，用户可以根据自身需求对智能手表内置应用进行自定义设置，共享手机上的WiFi密码，无烦琐的密码输入，一点即连。智能手表APP软件开发能够与用户手机号码联用，并与现有手机通讯录中的信息实现完美的融合。即使用户错过了推送通知或关闭了手机，智能手表也能够自动保存离线状态时接收的信息。

2.3 远程控制功能

使用穿透内网的远程控制软件不需要做端口的映射就能够完全实现连接。这类软件需要通过服务器的协助程序来实现内网的控制，由于IP地址越来越少，需要通过能够穿透内网的控制软件来进行远程方面的控制。该手表采用穿透内网的控制软件，从而可以实现汽车的远程控制。

3 总结

本文对智能手表的结构和功能进行了进一步的分析和探讨，希望通过对其功能的进一步优化与改进，让其能够更好地满足于各个年龄段的人，为更多的人提供优质的服务。

参考文献：

［1］王春露.基于智能手表数据的人物特征分析技术研究［D］.北京：中国政法大学，2017.

［2］俞嘉袁.基于MTK的智能手表的终端设计与实现［D］.南京：南京理工大学，2017.

［3］武班笑薇，应国虎.手表的智能化设计与发展前景［J］.上海师范大学学报（自然科学版），2016，45（05）：604-611.