一种结合运动环境检测的智能手表
技术领域
本发明涉及一种结合跑步计数、运动环境监测的智能手表，用于跑步锻炼使用，属于智能可穿戴设备技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，智能可穿戴设备已逐渐从少数玩客的宠儿变成大众化的产品。它是一种可以穿在身上或者贴近身体的智能设备，可通过传感器、GPS等设备与Internet相连，实现人与人、人与物之间的数据传递。
2012年4月，谷歌公司率先提出了一款谷歌眼镜，它具备拍照、通话、上网等类似智能手机的功能。2013年10月，360公司发布了一款儿童卫士手环，用于儿童的定位、安全区域的预警、通话等功能，可用于保障儿童的人身安全。2014年7月，小米公司设计了小米手环，集成了运动、睡眠监控、闹钟等功能。由于性价比较高，受到了消费者的青睐。2015年，苹果公司也推出了一款智能穿戴设备——Apple Watch，它超出了传统手表的功能范围，包含日历、地图、音乐、秒表、计时器、闹钟、股市、天气、图片显示、健康监测等丰富的功能，使得用户能够尝试到更多的功能体验。
谷歌眼镜在研发过程中遇到成本过高、缺少应用的困难，故消费对象常常仅为一些专业人士或少数玩客，无法得到大批量的推广。360儿童卫士手环的服务对象仅针对儿童，所以无法推广至各个年龄层的消费者使用。小米手环和Apple Watch则是为成人用户准备，且小米手环的功能更加倾向于运动和睡眠的监测和与小米手机之间的功能配合。
然而，上述产品都没考虑到，对消费者所运动场所的PM2.5、温度、湿度等环境进行监测。特别的，PM2.5能够进入人体肺泡、血液中，直接导致心血管病等疾病。若运动者在跑步时，空气质量较差，反而得不到较好的锻炼效果。
随着社会的飞速发展和生活水平的进一步提高，人们已经不仅仅满足于生活的温饱和娱乐，而是更多地关注自身的健康。目前，许多消费者都会佩戴一些可记录跑步状态的穿戴式智能设备。然而，却忽视了对于运动环境的检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够对运动环境进行检测的智能手表，有利于指导佩戴者在更为健康的环境下运动。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种结合运动环境检测的智能手表，包括手表本体，其特征在于，还包括运动环境PM2.5检测模块、运动环境湿度检测模块、运动环境温度检测模块，运动环境PM2.5检测模块、运动环境湿度检测模块、运动环境温度检测模块均连接微控制器，微控制器连接运动环境PM2.5报警模块、运动环境湿度报警模块、运动环境温度报警模块和显示模块。
优选地，通过所述运动环境PM2.5检测模块、运动环境湿度检测模块、运动环境温度检测模块分别检测运动环境的PM2.5、湿度和湿度，并通过显示模块显示；当超过设定的阈值时，通过相应的报警模块发出报警。
优选地，所述运动环境PM2.5检测模块包括灰尘传感器，灰尘传感器连接模数转换模块，模数转换模块连接所述微控制器。
更优选地，所述灰尘传感器检测运动环境中灰尘颗粒的浓度值，利用模数转换模块将灰尘传感器输出的浓度值转化为数字量，并传输至微控制器进行数据分析，最后由显示模块显示PM2.5的大小；当PM2.5达到危害人体健康时，红色灯会亮；相反，健康时，绿色灯会亮，提示可进行健身运动。
优选地，所述运动环境湿度检测模块包括湿度传感器，湿度传感器连接信号放大器，信号放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接所述微控制器。
更优选地，所述湿度传感器检测运动环境中的湿度信号，并输入信号放大器进行放大，然后将放大后的信号输入A/D转换器转换为数字量湿度信号，并传输至微控制器进行数据分析，最后由显示模块显示湿度的大小；同时对湿度进行判断，若属于正常范围则亮绿灯提示，若湿度值过高或者过低，则亮红灯以示警示。
优选地，所述运动环境温度检测模块包括温度传感器，温度传感器连接信号放大器，信号放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接所述微控制器。
更优选地，所述温度传感器检测运动环境中的温度信号，并输入信号放大器进行放大，然后将放大后的信号输入A/D转换器转换为数字量温度信号，并传输至微控制器进行数据分析，最后由显示模块显示温度的大小；同时对温度进行判断，若属于正常范围则亮绿灯提示，若温度值过高或者过低，则亮红灯以示警示。
优选地，使用步骤为：
步骤1：对运动环境PM2.5进行检测，若PM2.5＞75，则输出运动环境PM2.5警告；否则转步骤2；
步骤2：对运动环境湿度进行检测，若湿度≥60％，则输出运动环境湿度警告；否则转步骤3；
步骤3：对运动环境温度进行检测，若温度＜32℃，则提示可健康运动；否则输出运动环境温度警告。
本发明在智能手表上嵌入对运动环境的监测，集成了PM2.5、温度、湿度等环境质量的检测，实时为用户反馈运动环境的健康程度；并对相应的健康指标进行设定，通过综合判断给用户提示，若绿灯，则为健康运动环境，若红灯，则需注意转换运动场所。
附图说明
图1为本实施例提供的结合运动环境检测的智能手表结构框图；
图2为运动环境PM2.5检测模块结构框图；
图3为运动环境湿度检测模块结构框图；
图4为运动环境温度检测模块结构框图；
图5为本实施例提供的结合运动环境检测的智能手表使用步骤示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种结合运动环境检测的智能手表，包括手表本体，还包括运动环境PM2.5检测模块、运动环境湿度检测模块、运动环境温度检测模块，运动环境PM2.5检测模块、运动环境湿度检测模块、运动环境温度检测模块均连接微控制器，微控制器连接运动环境PM2.5报警模块、运动环境湿度报警模块、运动环境温度报警模块和显示模块。
本实施例提供的结合运动环境检测的智能手表除了具备常规手表的计时功能，还具有针对运动场所的PM2.5、湿度、温度进行检测的功能，具体实现方案如下：
一、对于PM2.5的检测
结合图2，采用GP2Y1010AUOF灰尘传感器，灰尘传感器通过成对角分布的红外发光管和光电晶体管，利用光敏原理根据输出脉冲的高度来判断周围环境中微小固体颗粒的浓度值。然后，利用模数转换芯片ADC0832，将输出的浓度值转化为数字量，传输至AT89S52单片机进行数据分析。最后由5110液晶显示屏显示PM2.5的大小。当PM2.5达到危害人体健康时，红色灯会亮；相反，健康时，绿色灯会亮，提示可进行健身运动。
二、对于温度、湿度的检测
结合图3和图4，采用SHT11温、湿度传感器，利用电容性聚合体湿度敏感器元件和温度敏感元件分别将环境温度、湿度转换成电信号，输入微弱信号放大器进行电信号的放大，然后，将其输入一个14位的A/D转换器，以及一个二线串行数字接口，通过转换后，即可输出温度以及湿度的数字信号。
同时，智能手表会对温湿度进行判断，若属于正常范围则亮绿灯提示，若温、湿度值过高或者过低，则会亮红灯以示警示。
三、跑步运动环境整合判断
根据国内标准，中国PM2.5标准线为75。运动时，健康温度为低于32℃、健康湿度为低于60％。故结合这三点，设计健康跑步运动环境判断模块，如图5所示。具体判断过程如下：
步骤1：对运动环境PM2.5进行检测，若PM2.5大于75，则输出运动环境PM2.5警告；否则转步骤2；
步骤2：对运动环境湿度进行检测，若湿度大于或等于60％，则输出运动环境湿度警告；否则转步骤3；
步骤3：对运动环境温度进行检测，若温度小于32℃，则提示可健康运动；否则输出运动环境温度警告。
本发明在智能手表上嵌入对运动环境的监测，集成了PM2.5、温度、湿度等环境质量的检测，实时为用户反馈运动环境的健康程度；并对相应的健康指标进行设定，通过综合判断给用户提示，若绿灯，则为健康运动环境，若红灯，则需注意转换运动场所。
本发明适用范围广泛，具体如下：
1、适用于运动爱好者，能够协助运动爱好者判断运动环境的健康度，使他们能够在健康的运动环境下，得到有效的运动效果。
2、适用于对环境敏感者，例如有心脏病、呼吸道疾病、心血管疾病等敏感患者，能够协助用户判断所处环境的健康度，避免身体不适的发生。
3、适用于孕妇、儿童，能够协助使用者判断所处环境，预防由于环境因素所产生的身体疾病。
