基于蓝牙4.0的运动心率检测系统研究与应用

发布时间：2020-10-30 19:57

　　 在体育运动中,心率常常能够反映运动强度和负荷的生理指标,它也能够准确地反映人体的代谢情况。因为心率生理指标具有简单、实用、易测的特点,在体育锻炼中经常运用。教练员不仅可以通过心率对运动员的训练进行监控,可以科学指导运动员训练和比赛,提高竞技水平;还能够通过心率监控对身体机能和伤病恢复,可以减少伤病。不同的检测原理也让检测的生理参数误差比较大。同时,Android系统的智能手机在市场占主导地位,本文将开发一个安卓平台的应用程序来检测心率,将帮助人们实时了解自身状态和运动强度。本文以现代社会的体育大健康为背景,针对心率与运动健康的关系做了全面的研究,还涉及了传感器技术、无线通信技术(蓝牙技术)Android系统和Android开发技术,最后设计并实现了心率检测系统。本文主要的研究工作包括:(1)查找文献和上网查询资料,了解课题的研究背景和国内外现状,并且了解相关领域存在的难点。主要熟悉了主要的心率指标,心率与运动健康的关系,了解了蓝牙技术。并根据常用的心率计算运动强度的计算公式,推出了最佳的靶心率计算公式。(2)针对传统的心率检测设备体积比较庞大、质量重、功耗高等缺陷,设计了一种基于蓝牙4.0的运动心率检测系统。该系统的硬件部分由三部分组成,分别为:信号采集模块、信号处理模块和数据传输模块。最终心率数据通过蓝牙模块传向智能手机端。其中ST188光电式传感器、LM358运放和蓝牙模块体积很小、质量很轻,使整个硬件很轻便。测量的操作也很简单,把手放在ST188光电式传感器上即可,简化了操作的复杂性。(3)为了人们能实时检测心率数据,在安卓平台上设计了一款应用程序。以Eclipse为开发环境,用Java语言进行应用程序开发。实现了基本界面设计,以及心率数据的接收与显示。(4)本文把设计的心率检测系统做了一个实际应用:对本校的15名校园足球队队员训练做了次心率检测,对检测结果做了误差分析,并对检测的心率指标做了分析,让教练员根据每位队员的身体状态,而制定不同的训练计划,从而有效避免队员出现运动受伤情况。
【学位单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN925;TH789
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状和存在的问题
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 现阶段心率检测系统的难点
    1.3 研究的主要内容
    1.4 论文结构安排
第2章 运动心率检测系统的相关理论和技术
    2.1 引言
    2.2 主要心率检测指标
    2.3 心率与运动健康的关系
    2.4 蓝牙技术
        2.4.1 无线通信技术介绍级比较
        2.4.2 蓝牙技术简介
        2.4.3 蓝牙协议系统结构
        2.4.4 低功耗蓝牙协议栈
        2.4.5 低功耗蓝牙技术的应用
        2.4.6 蓝牙4.0的特点
    2.5 智能手机平台简介
    2.6 Android 系统简介
        2.6.1 Android 概述
        2.6.2 Android 系统架构
    2.7 本章小结
第3章 心率检测系统的硬件设计与实现
    3.1 引言
    3.2 运动心率检测系统的需求分析
    3.3 硬件设计基本原则
    3.4 运动心率检测系统整体方案设计
        3.4.1 本文参照的物联网架构
        3.4.2 本文系统的整体架构
    3.5 系统硬件设计
    3.6 系统硬件设计
        3.6.1 反射式光电传感器原理
        3.6.2 ST188光电式传感器
        3.6.3 LM358运放模块
        3.6.4 采集模块电路设计
    3.7 信号处理模块设计
        3.7.1 STC89C52单片机
        3.7.2 晶振电路与复位电路
        3.7.3 心率计算原理
        3.7.4 信号处理模块电路设计
    3.8 无线模块电路设计
    3.9 本章小结
第4章 心率检测系统的软件设计与实现
    4.1 引言
    4.2 软件设计的功能需求
    4.3 软件设计的非功能要求
    4.4 运动心率检测系统的软件设计
    4.5 Android 应用程序组件
    4.6 应用程序的设计
    4.7 登入和显示界面设计
    4.8 安卓平台蓝牙通信实现
        4.8.1 安卓蓝牙的功能包
        4.8.2 安卓蓝牙的权限和存储权限
        4.8.3 蓝牙数据传输实现
    4.9 数据存储实现
    4.10 本章小结
第5章 心率检测系统的测试及应用
    5.1 引言
    5.2 硬件实物图
    5.3 Android 应用程序测试
    5.4 测量结果的误差分析
    5.5 心率检测系统的应用
        5.5.1 研究对象
        5.5.2 检测结果及分析
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的成果和参与的项目
致谢

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本文编号：2862939