基于蓝牙通信的智能跑步机控制系统设计

智能应用

基于蓝牙通信的智能跑步机控制系统设计

王海荣，刘元琳，高攀渝

（海口经济学院，海南海口，571127）

基金项目：海南省自然科学基金青年基金项目“VR头盔遮挡下的人脸图像复原与表情识别研究”（619QN248）。

摘要：随着物联网技术的发展，传统的跑步机控制系统已经不能和外界很好的对接，如今当智能手环成为人们监测自身健康的重要手段

时，将跑步机与智能手环互联将成为跑步机智能化的一大趋势。本文采用蓝牙的通信手段，设计了一套固定端+移动端的智能跑步机解决

方案，同时固定端向外界提供一套完整的接口和协议，将跑步机与外界互联。

关键词：智能跑步机；蓝牙通信；心率检测；PWM调节

0 引言

的发展，跑步机的发展也日新月异。二十世纪六十年代末期，

全世界第一台带有心率训练的跑步机诞生，把心率监测功能

免了剧烈运动对人体造成的伤害。

安装在跑步机上无疑是一大创新

[1]

，运动时人体状态最好的

体现是人体心率，根据心率科学地控制自己的健身强度，避

活需求，但科技的进步永远领先于大众消费品，随着物联网

至今，跑步机已普遍成熟，其优势也越来越符合当代生

跑步机是家庭和健身房广泛使用的健身器材，随着科技

分，一个移动端，佩戴在手上，一个主控端，安装在跑步机

上。移动端利用MAX30102进行心率血氧检测，然后将心

通过WH_BH103蓝牙模块将心率数据或相关指令传输到跑

步机主控端，主控端的单片机控制着电机启停和速度，并负

责监听接收来自移动端的心率数据和相关命令，然后分析数

据或指令进一步控制电机的速度，比如心率过快则减慢跑步

机的速度。系统模块流程图如图1所示。

率血氧值实时显示在1.14英寸LCD液晶屏上

[2]

，并且可以

技术的发展，传统的跑步机控制系统已不能很好地同外界对

接。目前市面上的跑步机多以一块屏幕进行人机交互，少数

扶杆上或者佩戴在耳垂上。目前，智能手环已经成为现在人

来，也是本设计要解决的问题。因此，本文设计了一套固定

端+移动端的解决方案，移动端佩戴在手上，主控端即固

高端跑步机配带APP，但是心率检测都是固定在跑步机的

们监测自身健康的重要手段，将跑步机与智能手环互联起

定端安装在跑步机上，同时固定端向外界提供一套完整的接

品只要通过这个接口并遵循提供的协议即可连接到跑步机

的固定端。

图1 智能跑步机硬件模块流程图

口和协议，将跑步机与外界互联

[1]

。智能手环等相关电子产

■ 1.2 电源电路设计

1 系统硬件电路设计

■ 1.1 总体设计

基于蓝牙通信的智能跑步机控制系统主要分成两大部

VCC_5V_ExtVCC_5VVCC_1.8V

F1

SMD0805-035

12

Q1Q2

AO3401AAZ1117CH-3.3TRG1AZ1117CH-1.8TRG1

3232

R1R4

1M500k

C2

R2R3

100k500k

10u

C22

47

三个，分别是1.8V、3.3V和5V直流供电，所以整体电源

本设计各个模块的供电电压有所差异，具体供电类型有

模块采用外部5V直流供电，利用线性低压芯片产生各种需

要的电压。此电源模块具有过流过压保护，防接反电路和单

片机控制外设供电以达到待机低功耗电路。电路设计原理图

如图2所示。

U1U2

VCC_3.3V_Chip

AO3401A

VCC_3.3V_Peripheral

1

A

D

J

/

G

N

D

D1

SMBJ12CA

C1

0.1u0.1u0.1u

C3

22u

C4

10u

C5

R5

10k

Q3

AO3400A

1

A

D

J

/

G

N

D

VinVoutVINVOUT

VoutVOUT

44

C6

10u

C7

GND

IO_Peripheral_Switch

图2 电源设计原理图