基于APP Invertor的安全智能手環

王發分 殷思凡 欒泓葳 李子彥

摘 要：以安全為主打的基于APP Invertor的安全智能手環，是在傳統智能手環的基礎上增加GPS模塊、傳感器模塊、拍攝模塊和語音模塊，可通過藍牙連接到手機，可以對位置進行導航，也可以添加關聯人，在出現意外時，能夠在較短時間內發信息給關聯人并報警，能有效預防老人小孩等發生風險。

關鍵詞：智能手環;安全

1.研究背景

網上預約是隨著社會發展所帶來的一種新的交通方式。它的發展給人們的出行帶來了便利，但是在這個過程中同樣也存在著一些安全隱患。

現代的人對智能手環并不陌生，智能手環一般為手表的形式被使用，并且便于攜帶，俗稱手環。目前為止，大部分智能手環可以實時記錄數據，如運動、睡眠和日常生活中的一些食物攝入量，這一些數據可以與手機電腦同步，并且通過這一些數據可以分析身體情況，從而引導健康的生活。市場上的智能手環雖然都具有不同的功能，但是其中大部分是用于跟蹤健康數據。

SW安全智能手環就是為安全而生，順應時代的潮流，操作簡單，與手機聯系到一起，無論是老人或者小孩皆可以進行操作，穿戴后在一定程度上增加安全保障。

2.系統總體設計方案

2.1 系統總體描述

整個系統由手機APP和安全智能手環兩部分組成，手機APP由App Inventor開發平臺開發而成，安全智能手環外形則是如傳統的智能手環一般，具有顯示屏幕，內部安裝GPS定位等裝置，利用藍牙通信技術，將手機APP與手環相連接，可以通過手機APP對手環進行操控，同時也可以用手環通過手機APP操控手機進行報警。

2.2 手機APP設計

2.2.1 APP Inventor開發平臺介紹

App Inventor是一款采用拖拽的可是化編程工具，主要用于構建運行在安卓平臺上的移動應用。App Inventor提供了基于Web的圖形用戶界面設計工具，可以用它設計應用的外觀，然后像拼圖一樣將“塊”程序代碼拼起來應用。

App Inventor 的官方服務器地址為：http：//ai2.appinventor.mit.edu。

2.2.2 手機APP界面設計介紹

組件設計模塊主要是設計App可視界面，組件面板、組件列表、組件屬性和素材都為工作面板服務。根據安全智能手環設計的功能需求，就是用戶和手機用組件設計器把開發應用軟件需要的設計功能組件擺放到手機設計界面上，本設計所需要的設計功能組件有在屏幕1中，使用界面布局4次，分別為水平布局3次、垂直布局1次;使用用戶界面15次，分別為14次按鈕、2次標簽、2次列表選擇框。 其中非可視組件有：電話撥號器1、藍牙客戶端1、計時器1、位置傳感器1、方向傳感器1、距離傳感器1、攝像機1、語音識別器1、文本語音轉換器1、短信收發器1、音效1、錄音機1等各功能設計組件按照項目需求設置相應的功能屬性和界面位置。

2.2.3 手機APP邏輯設計

邏輯設計模塊主要是設計App使用程序，模塊和素材都為工作面板服務。

手機APP首先選擇手環進行連接，連接之后可以在APP中看到手環的基本狀態，包括電量、連接情況、有無信號等情況，也可以選擇對于手環和手機APP的連接狀態進行切換，切換后可以對手環的時間進行設置，也可以在手機APP中可以對關聯人進行設置，設置完成后一旦出現緊急情況，可以在最短時間里撥通其聯系電話或發送信息。同樣，可以在手機APP中進行報警。

在點擊導航時，屏幕1會切換到屏幕2，在輸入欄中輸地址，活動啟動器將打開谷歌地圖并搜素選中位置的地圖。

2.3 安全智能手環設計

2.3.1 安全智能手環總體設計

當智能手環通過藍牙連接手機時，可以在手機或電腦上添加“關聯人”以及其手機號，手環內加入了GPS和語音提醒系統，出行時可以利用手機設置到達地點以及出行路線，一旦偏離路線三分鐘，手環語音提醒，可以關閉語音，若是持續振動一分鐘沒有關閉，則會自動發送消息和你所在的地點給你的關聯人，關聯人可通過打電話確認安全。若是手環一直沒有關閉，則每隔一分鐘發送定位信息給關聯人。

在路邊打車或者網上約車時，可在上車時通過手環對司機和車牌進行拍照，上車后可以設置路線，若是與設置路線偏離三分鐘，手環語音提醒，若是一分鐘內沒有關閉語音，就會發信息給關聯人，發送的信息包括手環持有者的信息，出現何種問題，目前所處位置以及司機和車牌號相片。若是手環一直沒有關閉，則每隔一分鐘發送定位信息給關聯人。

2.3.2 安全智能手環硬件選擇

一般的智能手環最小系統一般包括：控制模塊、充電電源模塊、藍牙模塊、顯示模塊、存儲模塊和加速度模塊。安全智能手環是在原來的基礎之上外加了新的傳感器模塊、拍攝模塊和語音模塊。

安全智能手環是采用醫用橡膠材質，為了控制手環的體積厚度，所以使用了IC中的TI MSP430F5528的微控制器，并采用180 mAh的鋰電池為手環供電。藍牙模塊我們采用低功耗藍牙技術，應用TI CC2541 藍牙4.0芯片與手機進行連接，同步更新數據。顯示屏采用彎曲的1.5英寸Super AMOLDE彩色顯示屏，使其看起來更加的美觀。存儲模塊采用隨機存儲器中的StaticRAM靜態儲存器，可以隨時讀出、寫入或者修改數據，并且儲存和讀取的速度極快。

傳感器模塊包括加速傳感器、陀螺儀和GPS。

加速度傳感器采用Bosch BMA222EF三軸加速度傳感器。陀螺儀采用MEMS硅微電陀螺儀.MEMS是集機械元件、微傳感器、微執行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整的微機電系統。

GPS定位手環結合了軟件硬件技術，實現了完整的軌跡監控。并且能夠在手機和手環配對后，關聯人也可以隨時關注用戶的位置。

拍攝模塊使用Smart Smart Bracelet的攝像頭可用作標準PC攝像頭，需要安裝隨附的驅動程序。連接到手機，在一定程度上可代替手機拍照功能。

3.藍牙通信實現過程

兩個通信工具之間的通信通過手機APP調用手機藍牙模塊實現。手機客戶端可以在無網絡的條件下實現藍牙連接、消息的發送和接收。藍牙設備之間進行通信時，用戶通過應用選擇充當藍牙服務器的一端和客戶機，選擇需要連接的藍牙設備。

4.結語

現在縱觀整個智能手環市場，智能手環在可穿戴領域的關注度很高，特別是受到老年人和年輕人喜愛，而且每一年的銷量也在逐步上升。雖然智能手環現在還處于發展階段，不能像智能手機那樣成為生活的必需品，但隨著行業的快速發展，智能手環最終會出現革命性的產品來改變行業。

參考文獻：

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（此文章為沈陽城市建設學院大學生創新創業訓練計劃項目結題使用）