Contor de pași bazat pe NFC All-Electronics

Date esentiale

Un pedometru este un instrument util care poate fi utilizat pentru a înregistra în mod convenabil valorile măsurate legate de sănătate oricând, oriunde. Tot ce aveți nevoie este brățara pedometru și un smartphone. Dispozitivul ajută la monitorizarea, înregistrarea și analiza propriei activități fizice și apoi inițierea măsurilor necesare.

Un pedometru înregistrează pașii parcurși de persoana în cauză, de la care se pot calcula distanța parcursă, viteza și caloriile consumate. Există un design de referință de la ST Microelectronics pentru dezvoltarea unui pedometru bazat pe NFC conceput ca o brățară cu o aplicație Android corespunzătoare. Soluția a fost dezvoltată folosind un senzor de accelerație pe 3 axe, un microcontroler economic și puternic și o unitate de comunicație NFC.

NFC (Near Field Communication) este o metodă de transmisie fără fir bazată pe RFID (Radio Frequency Identification) care funcționează la o frecvență de 13,56 MHz. Pentru a stabili comunicarea între dispozitivele implicate, este necesar să le apropiați.

Majoritatea telefoanelor mobile de astăzi sunt echipate cu o interfață NFC și, prin urmare, pot fi utilizate pentru

Vedere a pedometrului purtabil. ST Microelectronics

Arhitectura sistemului dintr-o privire. ST Microelectronics

Vedere de sus a plăcii de circuit. ST Microelectronics

Vedere de jos a plăcii de circuit. ST Microelectronis

Aplicația Android pentru pedometru ST. ST Microelectronics

Se poate utiliza comunicarea cu pedometrul. Deoarece schimbul de informații cu utilizatorul poate fi realizat prin afișarea telefonului său mobil, pedometrul poate fi subțire, ușor și portabil. Datorită ușurinței de utilizare și modului confortabil de transport, este potrivit și pentru persoanele în vârstă.

Componentele principale ale sistemului

Pedometrul purtabil constă în esență din următoarele componente:

Microcontroler (MCU) STM32L051K6U6D
IC dinamic NFC/RFID Tag M24SR64-Y
Senzor de accelerare LIS3DH
Încărcător de baterii cu regulator de tensiune STNS01
Baterie litiu-ion (3,7 V/35 mAh)
Aplicația Android

Contorul de pași portabil se bazează pe un microcontroler din seria STM32L. Deoarece asigură un consum redus de energie și asigură o putere de procesare suficientă, este foarte potrivit pentru această aplicație. În plus, oferă o gamă largă de periferice on-chip (de exemplu convertoare SPI, I 2 C și A/D).

M24SR64-Y Dynamic NFC/RFID Tag IC poate folosi interfața I 2 C, poate funcționa cu un cititor RFID de 13,56 MHz sau poate comunica cu un telefon mobil compatibil NFC. Modulul ajută la configurarea unei comunicări radio rentabile între pedometru și telefon. Rezultatele pedometrului și alte informații necesare sunt, de asemenea, stocate în memoria sa încorporată EEPROM. I 2 C este o interfață serială cu două fire constând dintr-o linie de date bidirecțională și o linie de ceas. Interfața se comportă ca un sclav conform protocolului I 2 C.

Pentru a calcula diferitele rezultate ale contorului de pași, semnalele de ieșire ale senzorului de accelerație economic pe 3 axe de înaltă performanță de tipul LIS3DH au fost procesate folosind un algoritm specific. Modulul afișează rezultatele printr-o interfață digitală serială I 2 C/SPI. Comunicarea dintre microcontroler și accelerometrul LIS3DH are loc prin interfața SPI integrată cu cip a microcontrolerului.

Bateria Li-Ion (3,7 V/35 mAh) utilizată permite aplicației să funcționeze câteva zile. Un conector micro USB este utilizat pentru a conecta sursa de alimentare externă pentru încărcarea bateriei Li-Ion de 3,7 V. STNS01, un controler de încărcare liniar pentru bateriile Li-Ion cu o singură celulă, folosește algoritmul CC/CV pentru a încărca bateria și are mai multe funcții pentru a proteja bateria. Curentul de încărcare rapidă poate fi programat cu un rezistor extern. Regulatorul de tensiune încorporat de 3,1 V ajută la asigurarea unei tensiuni de alimentare reglementate pentru microcontroler, senzorul de accelerație și eticheta IC dinamică NFC/RFID. Imaginile 3 și 4 prezintă partea de sus și de jos a plăcii de circuite imprimate, respectiv.

Detalii despre diagramă

Sarcina senzorului de accelerație în aplicația contor de pași

Aplicația Android ST NFC Based Pedometer din Google Play Store. ST Microelectronics

Accelerometrul pe 3 axe este folosit pentru a măsura accelerația unei persoane de-a lungul axelor X, Y și Z. Valorile de ieșire pentru toate cele trei axe sunt înregistrate periodic și introduse în algoritmul contorului de pași, care, pe lângă numărul de pași, calculează și distanța parcursă, viteza și caloriile consumate. Accelerometrul LIS3DH, bazat pe tehnologia MEMS (sistem micro-electromecanic), se caracterizează prin consum redus de energie și dimensiuni reduse, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru această aplicație. În plus, modulul contribuie la realizarea unui sistem de contor de pași mai precis, mai ieftin, mai compact și mai puțin consumator de energie.

Implementare de economisire a energiei

Microcontrolerul preia comunicarea cu Dynamic NFC/RFID-Tag-IC pentru schimbul de informații cu telefonul mobil sau tableta utilizatorului. În funcție de comanda introdusă, procesează datele provenite de la accelerometru pentru a calcula valori precum numărul de pași, caloriile arse și altele. În plus, modulul preia sursa de alimentare pentru senzorul de accelerație și eticheta IC dinamică NFC/RFID cu scopul de a realiza un consum minim de energie. Consumul curent al contorului de pași este de aproximativ 6 µA în modul de economisire a energiei (modul de oprire) și de aproximativ 350 µA în modul de funcționare.

M24SR este o familie de IC-uri de etichetă tip 4 de la NFC Forum. Organizarea stocării și metoda de acces îndeplinesc specificațiile relevante ale forumului NFC. Specificația NDEF (NFC Data Exchange Format) definește un format pentru încapsularea mesajelor pentru schimbul de informații, de exemplu între un dispozitiv de forum NFC și un alt dispozitiv de forum NFC sau o etichetă de forum NFC. Un mesaj NDEF poate consta din mai multe înregistrări NDEF, în funcție de cerințele aplicației.

Aplicație pedometru bazată pe Android

Aplicația Android ST NFC Based Pedometer este disponibilă în Magazinul Google Play. Așa cum este descris în secțiunile anterioare, este utilizat pentru pornirea și oprirea pedometrului. ST NFC Based Pedometer este o aplicație ușor de utilizat bazată pe Android care utilizează tehnologia NFC.

Caracteristicile aplicației

Contorul de pași poate fi pornit și oprit prin intermediul aplicației, iar valorile (numărul de pași, calorii, distanța parcursă și altele) pot fi citite din contorul de pași în format NDEF. Formatul NDEF oferă următoarele proprietăți:

Mod Demo în aplicație pentru acces la aplicație fără a vă înregistra ca utilizator.
Funcția de pornire și oprire (implementată cu un buton pentru a evita confuzia).
Istoricul pentru utilizatorii individuali înregistrați și utilizatorii demo.
Graficele interactive arată progresul utilizatorului în ceea ce privește pașii, caloriile, distanța și viteza.
Utilizatorii pot șterge intrări individuale din istoric sau din întregul istoric.
Atingând unitățile corespunzătoare din aplicație, viteza poate fi afișată fie în km/h, fie în m/s.
Utilizatorii înregistrați își pot edita profilul cu modulul „Editați profilul” din colțul din dreapta sus.
Un utilizator conectat este conectat în mod implicit de fiecare dată când aplicația este pornită până când se deconectează din nou.
Utilizatorii pot închide aplicația după pornirea pedometrului. Dacă aplicația este deschisă din nou pentru a opri pedometrul, aceasta începe în starea în care a fost închisă (adică este afișat butonul de oprire).

Aplicația folosește baza de date SQ-Lite pentru a salva toate valorile măsurate care au fost citite prin NFC din EEPROM dual încorporată în pedometru.