復古手環：用開源硬件打造你自己的可穿戴設備

“復古手環”是開源Arduino可穿戴設備的第二版作品。以我來說，這不該稱為“智能手環”，這僅有簡單功能罷了。實際上，還不如稱之為活動跟蹤記錄儀……只是“智能手環”這個詞對我來說更親切些。智能手環的重要特征是他們能通過藍牙和移動設備相連，記錄用戶工作日程。

Arduino實現的復古手環只有單一功能，即通過加速計收集數據，然后發到移動設備上，移動設備根據數據計算用戶消耗熱量和走動步數。功能很簡單，也就意味著這個裝置結構上比之前的“復古手表”簡單，那么根據你的個人品味制作也就變得容易了。

安卓應用使用Arduino復古手環反饋信息計算行走步數，而應用的算法并不復雜。如果你對算法這一塊頗有心得，用你自己的算法替代亦可。手機應用儲存消耗熱量數據，所以你能得到每月/每日/每小時圖表報告。不過要提醒的是，Arduino復古手環的內存很小，不能在自身儲存信息，它只能在連接到移動設備上工作，也就是說你不能單靠Arduino復古手環收集數據。我認為，這個問題在Arduino改進后將得到很好解決。

第一步：工作機制

復古手環由Arduino部分和一個安卓應用組成。

Arduino部分分為4個主要部分——Arduino板、加速計（MPU-6050）、藍牙模塊（HC-06）、聚合物鋰電池（充電板可選）。

安卓應用也包括4個部分——安卓界面、藍牙管理、算法部分、后臺服務。

如果Arduino電源開啟，并和復古手環應用配對完畢，那么主板將每秒讀取加速計數據20次。接著，它將數據每秒發送一次到移動設備上。加速計測量x軸、y軸和z軸數據（20次x3軸），發送它們到移動設備上。安卓應用收到兩秒之間的數據進行比對，找出用戶在步伐加速上的周期。在用戶步伐加速時，就計算為用戶踏出了一步。接著，安卓應用根據用戶的體重和步數計算消耗的熱量，并按月、日和小時進行疊加。

第二步：準備工作

這里用了下列零件來制作： – Arduino Pro mini 3.3伏 – 加速計/陀螺儀傳感器（MPU-6050） – 藍牙模塊（HC-06） – USB異步收發機轉接器（FTDI）

手環部分（硬件）

Arduino

我用了“復古手表”上相同的Arduino板，Arduino Pro Mini 3.3伏（ATmega328）。選擇它的原因是它能在鋰聚合物電池3.7伏電壓下工作以及它的尺寸。如果你不介意模塊和電池的尺寸，而僅僅拿來測試，那用Arduino Nano板也未嘗不可（容易實現和測試）。Arduino Pro Mini以8兆赫頻率工作，在5伏時則是16兆赫，但8兆赫的頻率就足夠了?？偟膩碚f，你只需要準備Arduino Pro Mini 3.3伏板和USB異步收發機轉接器模塊。

藍牙

大部分你能入手的藍牙模塊都是HC-06模塊，而且有控制界面板。界面板上有重設按鈕、工作狀態LED，支持3.3伏或5伏工作電壓，就顯得比較方便，但尺寸就較大了。而LED不是必須的，而且還耗電。所以我直接就用HC-06模塊，忽略界面板。

加速計

使用的是MPU-6050加速/陀螺儀傳感器模塊。如果你有其他類似的加速計，也可以拿來替代。不過這么一來，源代碼就要做出改動了。

電池

在這里我使用了鋰聚合物電池。單芯鋰電輸出電壓為3.7伏，能讓Arduino Pro mini正常工作。當然市面上也有不同尺寸和容量大小的電池任君選擇。低于100毫安時的電池尺寸小，但不能保證持續供電，而且電量太低的話，啟動系統都是個問題。我建議使用帶有過充放保護的電池，如果由可拆卸插座的就更好了。

為了方便，你也可以加上鋰電池充電模組，帶有USB充電口，從引腳輸出電源到Arduino上。

其他材料

你需要導線、電烙鐵、開關、電池座。而這個組裝教程也對你有所幫助。

安卓部分

復古手環的安卓程序在安卓4.0環境下運行。如果你的安卓版本低于4.0，或者用的是iPhone的話，呵呵……

第三步：組裝

圖上顯示的是除了電池外每個模塊組裝后的結果?，F在FTDI為整個模組供電，所以就不需要電池。

連接Arduino-藍牙模塊

如果想知道如何配對測試藍牙模塊，百度之！只要跟著教程對VCC、GND、TXD、RXD引腳接線即可。（VCC接3.3伏、GND接地、TX接D2、RX接D3）

連接Arduino-加速計（MPU-6050）

加速計模塊使用I2C界面。（VCC接3.3伏、GND接地、SDA接A4、SCL接A5）

連接Arduino-電池

供電是很簡單的事，只要將正極接入輸入端（RAW），負極接地（GND）即可。如果你想帶有充電功能，那么就使用鋰電池充電模塊吧。這是，你應將電池的B+、B-接到充電模塊的正負輸出上，將輸出的正負極分別連到Arduino板的RAW和GND上。

檢查連接

完成了所有過程后，就輪到下面步驟了。除了電池外，連接了每個部分，電源由FTDI模塊供給，在源代碼上載和完成測試前就不要連接電池了。當所有測試完成后，斷開FTDI模塊，將電池連上（或加上充電模塊）。

第四步：手環的Arduino源代碼

在GitHub上你能下載到手環的程序框架

上載Arduino源代碼

在代碼編譯完成后，你需要將其上載到Arduino板上。在上載之前，選擇主板型號“Arduino Pro mini 3.3伏（ATmega328）”，在上載前按下板上的重設按鈕。如果過程失敗，就會有下列信息反饋：

arvdud： stk500_getsync（）：not in sync： resp=0×00

顯示這段信息的原因通常是：

1.你在Arduino開發環境里選擇的主板類型和實際的不同。 2. TX、RX引腳連接錯誤。 3. 用作連接TX、RX引腳的串口引腳出錯。 4. 板上的啟動引導故障。 5. 用戶使用了不支持自動重設功能的USB模塊。

對于第一種情況，你需要在Arduino開發環境的［tools 》 board］中選擇正確的主板類型；第二種情況，檢查TX、RX引腳是否正確連接；改正后如果還是像第三種情況所說的那樣，將D0和D1引腳斷開連接；第五種情況，你只需按下重設按鈕。當你按下Arduino開發環境里的上載按鈕后，觀察出現的信息，有一個時刻上它會從“Compiling”（編譯中）轉為“Uploading”（上載中）。如果你看到USB模塊上TX/RXLED燈在閃爍，那么表示上載過程正常。比較罕見的是情況4的那種，那你就用一塊 UNO板對故障的啟動模塊進行重寫。

調試

你需要確定連接好了每個模塊，工作無誤。首先運行Arduino開發環境的串行監視器，看看加速計是否正常運行。（在完成上載程序代碼后，板上的 LED會亮，運行程序試驗。）因為下面的源代碼有段檢錯代碼，當連接正常時，它應當顯示Arduino板發回的數值。沒有的話，就證明加速計連接有問題。（在完成所有調試工作后，可以刪除檢錯代碼。）

// Print the raw acceleration values《br》 Serial.print（F（“accel x，y，z： ”））; Serial.print（accel_t_gyro.value.x_accel， DEC）; Serial.print（F（“， ”））; Serial.print（accel_t_gyro.value.y_accel， DEC）; Serial.print（F（“， ”））; Serial.print（accel_t_gyro.value.z_accel， DEC）; Serial.print（F（“， at ”））; Serial.print（iAccelIndex）; Serial.println（F（“”））;

現在，輪到檢查藍牙模塊。準確連接VCC、GCN引腳后，移動設備掃描下模塊應該能被找到。如果在設備列表上看不到HC-06模塊，就檢查一下電源引腳。完成這步后，是時候檢查程序應用部分。

假設配對過程正常，但程序應用收不到數據，那么就是TX/RX引腳連接出了問題。換個說法，從Arduino到藍牙模塊的數據傳輸異常。

第五步：安裝運行應用

講解如何編譯及修改安卓源代碼會很長，所以這里就掠過了。不過你能在GitHub上下載整個復古手環安卓源代碼，并對其進行修改，任意傳播，只要保留版權信息即可。在［RetroBand_AndroidRetroBand］文件夾內可以找到安卓應用的源代碼。

我將應用放到了谷歌應用商店上了，只要在上面搜索“RetroBand”就能找到，然后安裝。它在安卓4.0系統以上運行。

安裝應用，運行程序，利用復古手環對移動設備程序進行校正，看應用能否成功收到信息。安卓應用有3個列表選單。

時間軸：這里每小時收集累計消耗熱量數據，你能查到每小時、每日、每月消耗熱量數據。

圖表：顯示加速計收到的數據，并將其繪制為圖表，你能看到3軸數據是如何變換的。

設置：這里配置程序設定，輸入自己體重。其他功能將陸續開放。

成功測試安卓應用的話，連接鋰電池，完成接下來的工作。

復古手環技術參數：

處理器：ATmega328-3.3v（8MHz），32KB閃存（2KB引導啟動共享），2KB內存，1KB EEPROM。

安卓4.0或以上的專用安卓應用。

基于步數計算的消耗熱量計算功能。

累計消耗熱量數據，將統計數據以每月、每日、每小時方式顯示出來。

實時監測加速計上3軸數據變化。

開源。

在下圖你能看到產品原型——Arduino、加速計、藍牙模塊、充電模塊、鋰電池、電源開關的組合體。我故意抹上了一些膠，讓它看起來臟兮兮的，但還是能正常工作的。

第六步：包裝

如果你有一臺3D打印機，那就試試看自己設計外殼。這里看到的外殼就是由一臺3D打印機打印的。

第七步：后記

復古手環是我的第二個作品，”自制智能手表（復古手表）“的后續作。我的智能手環比起其他活動跟蹤產品的功能太簡單了，但藍牙模塊和加速計是其他作品要用到的基本模塊。根據我的程序源代碼，你能做出不同的改型。

我希望本教程對你有所幫助。感謝以下諸位幫我完成這個作品。

Chang-Han Jeon、Il-Yong Park、Byung-Gyu Kim、KyungReol Ku、Sang-Won Lee、Kyung-Bu Jeong。

參考個人主頁： HardCopyWorld.com

原文鏈接 原作：GodsTale