小米手环制造技术分析

《计算机辅助工程》论文

小米手环制造技术分析与发展前景

学号：*******

姓名：***

学院：研究生学院

专业：机械工程

摘要

本论文主要讲述的是小米智能手环，包括传感器模块、音频模块、电源模块、中央处理单元和无线通信模块等模块。使用户的智能手环和小米手机（小米3、小米4、红米note）之间无线通信连接，实现所述智能手环与所述智能手机之间音频信号的交互传输。小米智能手环，能够与智能手机实现无线同步连接、具有提醒来电功能、查看运动量、监测睡眠质量、智能闹钟唤醒等。可以通过手机应用实时查看运动量，监测走路和跑步的效果，还可以通过云端识别更多的运动项目。

其次，本文介绍小米手环在计算机辅助工程中其他应用技术，包括虚拟样机技术、计算机辅助设计、CAE在模具设计制造中的应用、CAE的优化设计。并对小米手环当前市场和未来发展方向给予介绍。

关键词：小米手环；辅助工程；无线通信

目录

摘要 (1)

1.小米手环简介和功能及智能化 (1)

1.1简介 (1)

1.2功能 (1)

1.3智能化 (3)

2.小米手环基本结构 (2)

3.小米手环核心结构 (2)

3.1传感器模块 (3)

3.2音频模块 (4)

3.3电源模块 (4)

3.4中央处理单元 (5)

3.5无线通信模块 (6)

3.6其他部件 (7)

3.6.1振动器（振动马达） (7)

3.6.2LED灯 (8)

4.小米手环的应用技术 (9)

4.1 虚拟样机技术 (9)

4.1.1 虚拟样机技术的形成和发展 (9)

4.1.2虚拟样机技术的相关技术 (9)

4.2 计算机辅助设计 (10)

4.2.1 计算机辅助设计简介 (10)

4.2.2 计算机辅助设计在手环中的应用 (10)

4.2.3 计算机辅助设计在其他设备中的应用 (10)

4.3 CAE在模具设计制造中的应用 (10)

4.3.1 注塑模具的的建模分析 (11)

4.3.2 CAE的优化设计 (12)

5.手环当前市场 (13)

6.小米手环发展前景 (13)

7.参考文献 (15)

1.小米手环简介和功能及智能化

1.1 简介

小米手环是一种穿戴式智能设备。通过这款手环，用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板同步，起到通过数据指导健康生活的作用。

1.2 功能

小米手环的主要功能包括查看运动量，监测睡眠质量，智能闹钟唤醒等。可以通过手机应用实时查看运动量，监测走路和跑步的效果，还可以通过云端识别更多的运动项目。

小米手环采用手环主体和表带分离的设计方式。优点在于设计制造成本低，无需使用更多的柔性材料。

1.3 智能化

以睡觉为例，在睡前将与其连接的小米手机app设置为睡眠模式，第二天起床后将它与小米手机设备同步（目前仅支持小米3、小米4、红米note之间无线通信连接），便可看到你的睡着时间、清醒时间、深睡/浅睡、整体的睡眠质量等信息。

而对于减肥和健身的人来说，小米手环是一个负责的私人教练，可以告诉你每天的运动路径、消耗卡路里和摄入热量，还可以设置运动目标，比如要走多少步，消耗多少卡路里等等，还会实时的显示运动的完成率，运动减肥都可以量化，对于不能坚持的人来说是一大福音。

小米手环具有高档防水功能，可以戴着手环在10米以内的浅海或者河里游泳，克服了传统计步器无法跟踪游泳运动的缺陷，使用也更加广泛。

小米手环还具备社交网络分享功能，比如用户可以将睡眠质量、饮食情况和锻炼情况以及心情记录等通过绑定微信、微博进行分享。

对于老年人来说，它还是一位保护神。通过内置的GPS连接器，它可以随时将身体状况及位置随时知会相关医院或家人。

小米手环内置低功耗蓝牙4.0模块，可以与手机、平板、PC客户端进行连接，可以随时随地设置身高、体重、步幅等信息和上传运动数据。

每当疲劳提醒时间一到，智能手环会以闹钟的形式提醒注意休息，适合现高压力的办公室人群，设计很人性化。

在使用时间上，由于智能手环内部内置了一颗锂聚合物电池，续航时间可达10天，续航能力还是很强的。

2．小米手环基本结构

小米手环有表带扣，表带，主体，主板，橡胶垫，铝合金金属贴片，电池和震动模块组成。结构如图1

图一

由于小米手环支持IP67级防水防尘功能，故整体采用一体式设计，表面铝合金属贴片通过粘合在手环主体上。

小米手环表带采用硅基热塑硫化胶（TPSiv），三星Gear手环也采用了此材质作为手表表带。TPSiv拥有可作为婴儿、皮肤接触产品的安全性，过敏率低等。

2．小米手环核心结构

小米手环的核心结构就是一整块黑色PCB（印刷线路板）主板，包括传感器模块、音频模块、电源模块、中央处理单元和无线通信模块。

下图为主板的各模块之间信息关系。

图二

3.1传感器模块

所述传感器模块与以下所述的中央处理单元电连接，用于检测智能手环佩戴者的信息并将其传送到所述中央处理单元。重力感应加速度模块用于对智能手环佩戴者行进的步数进行计数，并将其传送到所述中央处理单元。如图三小米手环主板中集成的ADI传感器芯片，可以帮助小米手环实现各种感应功能。

图三

小米手环能够精准计步由硬件和软件算法两方面组成。

硬件是指小米手环里内置的那枚强悍的三轴加速度传感器ADXL362，在大多数中高档手机里都有配备加速度传感器。三轴加速度传感器的三轴是指空间中的X，Y，Z三个维度，有了这3个维度，手环就可以捕捉到手环在使用中的加速度变化，从而生成数据。

软件算法：华米程序根据三轴加速度实时捕捉到的三个维度的各项数据，经过滤波、峰谷检测等过程，使用各种算法和科学缜密的逻辑运算，最终将这些数据转变成手机APP端的可读数字，步数、距离、消耗的卡路里数值等呈现在最终用户面前。

3.2音频模块

所述音频模块包括麦克风以及分别与麦克风连接的DSP（数字信号处理）芯片，所述音频模块与所述中央处理单元以及下述的无线通信模块电连接，所述DSP 处理芯片用于对音频信号进行编码与解码，并将处理后的音频信号传送到所述无线通信模块，所述音频信号包括从所述无线通信模块传输过来的音频数据以及所述麦克风的音频数据。

3.3电源模块