嵌入式智能手环工作原理

学院：物理与电子学院

专业：电子信息科学与技术姓名：田俊

年级：2012级

学号：1223150225

科目：嵌入式系统原理与开发上课时间：周三7-9节

------2015-03-09------

基于嵌入式系统设计的基本款智能手环

概述

随着科技的进步，智能化成为了人们关注的焦点，同时也越来越贴近人们的生活。人们对于健康生活方式的需求催生出了智能可穿戴设备，智能手环就属于其中的一种代表性产物。其主要应用于监测运动，监测睡眠以及智能化的安排人的生活作息方式等。是一款突出个性与人性的智能化产物。

智能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、ipod touch 同步，起到通过数据指导健康生活的作用。

工作原理

智能手环已日益从极客、驴友、IT产品爱好者的小众玩物变成大众化穿戴产品，但看着智能手环终端、软件里显示的一串串运动追踪数据、睡眠监测数据，不禁让人心生疑窦：包括别称为健康腕带、运动手环、健身睡眠手环、身体追踪器的智能手环是怎么工作的？智能手环的工作原理是什么？

多数智能手环都是通过“三轴加速度传感器”来运作的。三轴加速度传感器，能够测量空间中X轴、Y轴、Z轴的加速度，能够感应人体在各个方向的振动。尽管三轴同时发力，但智能手环依然侧重于计算人体重心上下的位移量Z轴，因为人们走路时重心是最主要的变量。

如何解读智能手环收集的一大堆数据，则需要让算法派上用场。通过算法，程序才能在大量数据当中，分辨出用户的运动模式，并进一步核算出对应的运动消耗量。

Z轴的数据是最主要的，但如果用户只是摇一摇大腿呢？所以一般的算法都会添加约束的条件，只有传感器测量到的数值达到一定标准，才会被认作运动。去掉无效数据的另一个方法是时间。人们走1步，重心1次向上，1次向下，所以在一定时间内加速度有了2次符合标准的变化，才能算作走了1步。

不同品牌的智能手环使用的软件不一样，这意味着算法的不同，很容易导致后续数据的偏差。此外，每个牌子的智能手环所搭载的传感器牌子、型号各不相同，这便注定了测量数据在最开始的地方就分道扬镳，并进一步导致步数的差异，

以及由于步数数据不一引发的卡路里数据的偏差。

作用：

1、跑步和运动速度监测

运动检测主要采用三轴加速传感器来实现，这也是手环的最核心的组件之一，这个组件的作用是计步测量。简单来说，三轴加速器的工作原理是，当人在正常行走时其实会产生水平和垂直两个加速度，当用户迈步时，单脚着地重心上提，垂直方向呈向上加速度，而继续往前走重心回落，加速度方向。而在水平方向，则是迈步时向前加速，收脚是减小。当用户迈步时，单脚着地重心上提，垂直方向呈向上加速度，并向前加速。而手环中的三轴加速器，就是通过人体这样不同的加速度变化可以绘制出一条正弦曲线。以垂直方向加速度正弦波为例，从波谷到波峰再到波谷就是正常人一个步伐的过程，如此就可以推算出用户行进的步数。

图一 运动检测实现原理

2、睡眠监测

使用体动记录仪跟踪您的睡眠，监视您的微小运动，以确定您是处于清醒、浅度睡眠还是深度睡眠中。

睡眠深度一般是以身体活动减少和感觉灵敏度降低作为衡量指标的，目前对于睡眠深度的精确测量还是比较困难的。

睡眠监测是通过传感器监测人的动作，以系统的计算方式进行累计计算，每2分钟记录一次合计值，与此同时的姿势数据得到记录。通过计算来判断睡眠状态。

三轴加速 器

垂直加速度

水平加速度

正弦曲线

正弦曲线

程度

时间（h）

0~3 3~6 6~9

浅度是否否

中度否是否

深度否否是

表一睡眠质量判定

3、数据的同步

智能手环数据的同步主要有三种同步方式：蓝牙，NFC，USB。对于三种同步方式有不同的优缺点和实现手段如下表：

类型

方式蓝牙 NFC USB

优点应用范围广，可操

作性强传输数据更加快

捷

可同步大存储量

文件，数据

缺点传输速度慢，终端

的识别和连接慢只能传输存储量

很小的数据，可操

作终端很少

需要硬件成本高，

增加硬件体积

操作方式与移动终端实现

蓝牙连接近场信息数据传

输

用usb作为连接工

具作为与终端连

接传输数据

表二智能手环数据传输方式的对照

结构组成

智能手环是由数据连接模块运动传感器

三轴加速度传感器

电池（可充电或纽扣电池）

闪存芯片

蓝牙通讯模块

震动马达

指示灯或显示屏幕（有些可能没有）

NFC（目前只看见Fitbit Flex有）

核心部件是：蓝牙传感器，ActiGraph体动记录仪等组成。

功能框图

图二智能手环结构功能框图

该智能手环采用nRF51822芯片，nRF51822是一款为超低功耗无线应用(ULP wirelessapplications)设计的的多协议单芯片解决方案。芯片支持BLE4.0和2.4GHZ 协议栈，整合了射频发射电路，一个ARM Cortex M0核以及256KB的flash + 16KB 的RAM。

处理器：ARM Cortex M0

介绍：ARM Cortex M0处理器是目前最小的ARM处理器。该芯片的面积非常小，能耗极低，且编程所需的代码占用量很少，这就使得开发人员可以直接跳过16位系统，以接近8位系统的成本开销获取32位系统的性能。Cortex-M0处理器超低的门数开销，使得它可以用在仿真和数模混合设备中。

ARM Cortex M0优点:

最小的ARM 处理器

Cortex-M0 在代码密度和能效比方面的优势意味着它能够顺理成章地在很广大的应用领域里成为8/16 位系统经济实用的升级换代产品，同时它还保留了与更强大的Cortex-M3 和Cortex-M4 处理器的工具及二进制向上兼容性。对于需要更低功耗或更多设计选择的应用，完全兼容的Cortex-M0+ 处理器是理想的候选产品。

低功耗

Cortex-M0 处理器在门数低于12 K 时的能耗仅为16μW/MHz（90LP 工艺，最低配置），这都得益于该处理器是建立在ARM 作为低能耗技术的领导者以及超低能耗设备的主要推动者所具备的专业知识基础之上。

简单

由于仅有56 个指令，您可以快速掌握整个Cortex-M0 指令集及其对C 语言友好的架构，使开发变得简单而快速。可供选择的具有完全确定性的指令和中断计时使得计算响应时间十分容易。使用C语言编程，简单易懂，能够快速开发，商业性质较强。

优化的连接性

支持实现低能耗网络互联设备（如Bluetooth Low Energy (BLE)、IEEE 802.15 和Z-wave），尤其是那些需要通过增强数字功能以高效地进行预处理和传输数据的仿真设备。

总结：

智能手环的设计充分体现出了科技与人生活的互联，移动可穿戴设施与移动终端之间的契合也变得越来越突出。随着智能手机中配置的感知器与高运算能力成为常态，穿戴电脑科技正在快速发展。不过该智能手环目前功能比较单一，可以在此基础上添加GPS或者北斗星定位系统，使其在工作时可以记录使用者的具体位置，然后与相应的APP结合，使使用者可以在移动终端上看到自己的运动情况，也可以记录自己的运动路线，使运动充满乐趣！目前智能手环价格已经有低于百元的了，性价比比较高，不过，一分价钱一分货，便宜手环也有同样的功能，但是工艺及使用体验就不一样了。

（资料来源互联网)

智能手环商业计划书

智 能 手 环 商 业 计 划 书 团队成员：刘XX 李XX 杨X 负责人：张XX 学校：山东工商学院 .

【摘要】：21世纪的社会是智能化社会,智能生产、智能生活将是未来社会的必然趋势,智能化将会成为未来社会的一种主流,为顺应市场需求推出智能手环项目,并拟将在产品概念上创新,在商业模式上创新,在服务模式上创新。智能手环项目商业计划书就是为推出智能手环项目时能有一个纲领性指导文件而撰写的。在本商业计划书中,将会研究到智能手环在智能化社会中的实现意义如：空巢老人的严重化及留守儿童，适合各类人群的消费理念。以及在智能化社会发展历程中的历史地位,并将具体研究智能手环项目上的商业模式以及与此项目有关的一些管理学课题：如战略管理、项目管理、市场营销、财务管理等等。本商业计划书将分析智能手环的行业外部环境；分析行业内部情况,认清行业现状和市场格局,为项目的切入寻找突破口；在市场营销方面,分析来细分市场、寻找目标市场以及准确界定自己的市场定位；营销组合策略为项目产品打造完善的营销体系；运用财务管理知识,对智能手环项目的投资和财务情况进行预测,并对该项目可能出现的风险进行了预测,这样有效规避了不必要的损失,为持续运作和发展奠定坚定的经济基础。 【关键词】：商业计划书智能手环行业生态系统商业模式

目录 中文摘要........................................................................................... 一、诸论. (1) （一）背景和意义 (1) （二）研究的内容和方法 (3) 二、智能手环的商业模式及项目概述 (4) （一）智能手环的商业模式设计 (5) （二）智能手环项目和服务项目的概况及市场格局 (6) （三）智能手环项目组织架构设计及团队建设 (6) 三、智能手环项目的环境分析 (6) （一）宏观环境的分析 (8) （二）智能手环行业环境的分析 (9) （三）项目的SWOT (11) 四、市场营销 (12) （一）STP分析 (12) （二）营销组合策略 (13) 五、财务管理与风险控制 (13) （一）财务预算的前提和基本原则 (13) （二）财务评价 (14) 参考文献 (15)

百度智能手环硬件设计

百度智能手环硬件设计 百度在线网络技术（北京）有限公司

目录 1. 硬件方案总体介绍 (3) 2. MCU和蓝牙模块 (5) 3. G-sensor模块 (7) 4. 按键输入模块 (8) 5. LED显示模块 (8) 5.1 LED灯控制模块 (8) 5.2 LED点阵列控制模块 (9) 6. 马达控制模块 (11) 6.1 普通马达模块 (11) 6.2 线性马达模块 (11) 7．电量检测模块 (12) 8．外部复位模块 (13) 9．充电电路模块 (14) 10．系统电源模块 (14) 11．电池保护模块 (15) 12．调试接口 (16) 13．手环layout建议 (16) 13.1 天线 (16) 13.2 射频电路 (17) 13.3 传输线阻抗匹配 (18) 13.4 晶振走线 (20) 13.5 地平面 (20) 13.6 电源 (20) 13.7 Buck芯片走线 (22) 附表1 (22)

1.硬件方案总体介绍 百度智能手环基于Nordic公司nRF51822芯片开发，芯片集成BLE蓝牙4.0协议。 使用LIS3DH作为加速度传感器，进行运动和睡眠监测。 开源遵循 Apache License, Version 2.0，详情参见： https://www.sodocs.net/doc/ee14503978.html,/licenses/LICENSE-2.0 手环硬件电路设计部分，包括一颗集成BLE功能的MCU（nrf51822），和由MCU控制的各种外设: ●蓝牙射频电路； ●使用SPI接口的G-sensor； ●使用I2C接口的线性马达驱动电路； ●使用I2C接口的LED点阵驱动，与线性马达共用总线； ●使用GPIO的按键输入； ●使用GPIO的LED灯； ●使用GPIO的普通马达驱动电路； ●外部复位电路。 下图是百度智能手环公版的结构图：

老年智能手环产品需求说明书(PRD)

文档编号：xxxxxxxxx 老年智能手环产品需求说明书

1.市场需求 1.1目前业务需求 ●XXX 出货量xxxxx件/月 ●XXX 出货量xxxx件/月 随着科技的发展,多功能智能手环越来越普及, 基于目前的市场需求和相关客户要求,设计涵盖通信、定位、个人健康管理的老年智能手环越来越受到市场的欢迎。 多功能智能手环 产品尺寸：L:XXXmm*W:XXXmm*H:XXXmm 序号名称数量单位备注 1 智能手环 1 台 2 说明书、保修卡、合格证 1 本各1本 3 包装盒 1 套含珍珠棉 4 电池 1 PCS 300mAh聚合锂电池注明：以上为整套产品的标准配置清单，以上范围之外的配件均需额外支付费用

1.2市场需求 ●价格：200~2000元/件。 ●产品使用期：≥3年。 /*********************/ 目前电量情况分析 充电时长：2小时 工作时长：5天 待机时间：10天 实际电池容量为：300mAh /*********************/ ●符合手上人体学特征，方便携带。 2.用户需求 1.可打电话； 2.可与其它电子产品数据互传； 3.支持OTA升级; 4.可精准定位； 5.支持一键求救； 6.支持身体体征检测； 7.可进行身体健康分析； 8.支持日常生活其它功能（闹钟，语音播报等）。 3.产品需求 3.1产品概述及目标 老年智能手环作为当前发展迅速的消费类电子产品，由于携带方便，可集成功能越来越丰富；为了满足更广泛用户群体的需求，本多功能智能手环集成了蜂窝网络、蓝牙、Wif、GPS/北斗等通讯功能；同时可检测人体血氧、血压、血糖等人体体征参数，生成人体健康报告，可作为日常健康管理工具。 3.2产品目标

智能手环的工作原理

智能手环的工作原理 智能手环已日益从极客、驴友、IT产品爱好者的小众玩物变成大众化穿戴产品，但看着智能手环终端、软件里显示的一串串运动追踪数据、睡眠监测数据，不禁让人心生疑窦：包括别称为健康腕带、运动手环、健身睡眠手环、身体追踪器的智能手环是怎么工作的？智能手环的工作原理是什么？且听爆款百度云手环——FashionComm乐康智能手环为你揭秘： 包括FashionComm乐康手环在内，多数智能手环都是通过“三轴加速度传感器”来运作的。三轴加速度传感器，能够测量空间中X轴、Y轴、Z轴的加速度，能够感应人体在各

个方向的振动。 爆款手环智能手环是怎么工作的工作原理是什么 尽管三轴同时发力，但智能手环依然侧重于计算人体重心上下的位移量Z轴，因为人们走路时重心是最主要的变量。 如何解读智能手环收集的一大堆数据，则需要让算法派上用场。通过算法，程序才能在大量数据当中，分辨出用户的运动模式，并进一步核算出对应的运动消耗量。 Z轴的数据是最主要的，但如果用户只是摇一摇大腿呢？所以一般的算法都会添加约束的条件，只有传感器测量到的数值达到一定标准，才会被认作运动。 去掉无效数据的另一个方法是时间。人们走1步，重心1次向上，1次向下，所以在一定时间内加速度有了2次符合标准的变化，才能算作走了1步。 不同品牌的智能手环使用的软件不一样，这意味着算法的不同，很容易导致后续数据的偏差。

此外，每个牌子的智能手环所搭载的传感器牌子、型号各不相同，这便注定了测量数据在最开始的地方就分道扬镳，并进一步导致步数的差异，以及由于步数数据不一引发的卡路里数据的偏差。 最终便是诚如乐源数字FashionComm乐康手环看到的，同样的运动步数，用不同的智能手环分别测量，最终得到偏差不小的结果。

智能手环解决方案

智能手环解决方案 深圳智能手环方案公司《酷点网络》认为：智能手环最先在1982年，由日本精工通过其收购的公司推出过一款可编程的手环，这也就是智能手环的原点。现在的智能手环是内置智能操作系统、通过连接网络来实现多种功能的手表产品，一般能同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。 手环类产品比手表类产品诞生的更早，但因为早期的实用性，使得手表被广泛地使用，手环也就一直处于手表的背后隐而未发；而在物联网技术的发展下，技术可以满足手表形态产品的时代，手环又成为了智能手表硬件形态链条上的一个垂直领域，安全类手表产品和移动健康手表产品也同样在智能手表的垂直细分之中，这些形态的存在都是为了能够在某个垂直领域能够满足相应的需求。在北京、上海、广州、武汉、成都、东莞、佛山、珠海、中山、惠州、汕头、厦门、南京、苏州、无锡、杭州、厦门、大连、天津、合肥、长沙、贵阳、昆明、南宁、南昌、福州、宁波、温州、郑州、西安、沈阳、济南、青岛、太原、重庆、无锡、青岛、海口智能蓝牙手环开发方案，手机app软件开发公司--酷点网络。 智能手环方案开发 智能手环由运动传感器、电池、闪存芯片、蓝牙通讯模块、震动马达、指示灯或显示屏幕、体动记录仪等硬件结合，从而采用医用橡胶材质，手环内部内置了一颗续航时间可达10天的锂电池，可以触点USB充电，还内置一个震动马达和一个3D三维计重力加速度传感器，监测运动数据360°全方位，测量也更加精确。手环实行单键设计，操作简便。 智能手环的工作原理是运动监测功能通过重力加速传感器实现。传感器通过判断人运动的动作得到一些基础数据，再结合用户之前输入的个人身体体征的基本信息，根据一些特定算法，得到针对个人的个性化监测数据，诸如运动步数、距离以及消耗的卡路里等，从而判断运动的频率和强度。由于每个人运动随个人身体体征的不同而产生不同的效果，因而用户在使用手环进行监测前需要在APP中录入自己的性别、年龄、身高、体重等信息，信息自动同步到手环中，通过传感器监测运动动作，经过特定算法最终实现运动监测的功能。智能手环功能介绍 智能手环从功能上可以区分为两类： 健康管理类：将手环佩戴在手腕上，通过运动传感器，监测用户每天的运动量、消耗的卡路里和睡眠质量。也可在平时简单训练中，为用户提供运动方面的健康建议，同时能督促运动量少的上班族定时起身运动，一般通过蓝牙将数据传送到手机上； 智能手环方案介绍 医疗器械类：可以实现对慢性病的监测（如鼾症、血压、血糖），从前期检查到后期报告在家中就可完成，然后将数据传送给医生，实现医患互动。此类产品适合中老年人及慢性病高发人群。

智能手环可行性研究报告

智能手环可行性研究报告 （综合版） 目录 一、智能手环方案介绍 二、智能手环技术设计方案 三、智能手环的优点 四、智能手环功能介绍 五、智能手环APP开发 六、智能手环的特点 七、智能手环的工作原理 八、智能手环组成结构 九、智能手环的使用方法 十、智能手环的种类 十一、智能手环发展前景 前言

智能手环最先在1982年，由日本精工通过其收购的公司推出过一款可编程的手环，这也就是智能手环的原点。现在的智能手环是内置智能操作系统、通过连接网络来实现多种功能的手表产品，一般能同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。手环类产品比手表类产品诞生的更早，但因为早期的实用性，使得手表被广泛地使用，手环也就一直处于手表的背后隐而未发;而在物联网技术的发展下，技术可以满足手表形态产品的时代，手环又成为了智能手表硬件形态链条上的一个垂直领域，安全类手表产品和移动健康手表产品也同样在智能手表的垂直细分之中，这些形态的存在都是为了能够在某个垂直领域能够满足相应的需求。 正文 一、智能手环方案介绍 智能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、ipod touch同步，起到通过数据指导健康生活的作用。 智能手环产品方案，在智能手环的应用软件APP上，不仅可以无需注册账号管理手环，也可以使用注册的单账号管理多个手环，同时记录掌管全家人的健康状况，真正让您体会到智能、时尚、健康的高品质生活。 智能手环这种设计风格对于习惯佩戴首饰的用户而言，颇具有诱惑力。更重要的是，手环的设计风格堪称百搭。而且，别看小小手环

2计算机系统组成和工作原理

计算机系统组成和工作原理 1、计算机系统由（C）组成 A、主机和系统软件 B、硬件系统和应用软件 C、硬件系统和软件系统 D、微处理器和软件系统 2、在微型计算机中，微处理器的主要功能是进行（D） A 、算术运算B、逻辑运算C、算术逻辑运算D、算术逻辑运算及全机的 控制 3、微型计算机硬件系统中最核心的部件是（B） A、显示器 B、CPU C、内存储器 D、I/O 设备 4、微型计算机中，合称为中央处理单元的是指（A） A、运算器和控制器 B、累加器和算术逻辑运算部件 C、累加器和控制器 D、通用寄存器和控制器 5、运算器的主要功能是（ A ） A、实现算术运算和逻辑运算 B、保存各种指令信息供系统其他部件使用 C、分析指令并进行译码 D、按主频指标规定发出时钟脉冲 6、微型计算机中，控制器的基本功能是（D） A、进行算术运算和逻辑运算 B、存储各种控制信息 C、保持各种控制状态 D、控制机器各个部件协调一致地工作 7、计算机系统的“主机”由（B）构成 A、CPU，内存储器及辅助存储器 B、CPU 和内存储器 C、存放在主机箱内部的全部器件 D、计算机的主板上的全部器件 8、为解决某一特定问题而设计的指令序列称为（C） A、文档 B、语言 C、程序 D、系统 9、计算机最主要的工作特点是（ A ） A、程序存储于自动控制 B、高速度与高精度 C、可靠性与可用性 D、有记忆能力 10、冯.诺依曼计算机工作原理的设计思想是（B） A、程序设计 B、程序存储 C、程序编制D 、算法设计 11、世界上最先实现的程序存储的计算机是（ B ） A、ENIAC B、EDSAC C、EDVAC D、NIV AC 12、通常，在微机中表明的P4 或奔腾 4 是指（D） A、产品型号 B、主频 C、微机名称 D、微处理器型号 13、以平均无故障时间，用于描述计算机的（A） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 14、以平均修复时间达到，用于描述计算机的（B） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 15、性能价格比也是一种用来衡量计算机产品优劣的概括性指标。 性能代表系统 的使用价值，它一般不包括（D）

智能运动手环方案可行性研究报告(综合版)

智能运动手环方案可行性研究报告 （综合版） 目录 一、智能运动手环方案介绍 二、智能运动手环方案优点 三、智能运动手环设计实现方案 四、智能运动手环技术功能设计要求 五、智能运动手环方案功能 六、智能运动手环APP开发 七、智能运动手环方案特点 八、智能运动手环工作原理 九、智能运动手环组成结构 十、智能运动手环的使用方法 十一、智能运动手环发展前景 前言 都说身体和灵魂总要有一个在路上，灵魂要修没那么简单，倒是健身可以提步就跑。身体健康是革命的本钱，现在的年轻人对自己身体健康的看重比以往任何时候都要强烈，尤其是当有很好的智能设备来帮助监测时，身体健康的保持变得更容易和日常。智能可穿戴设备进入人们视野后，智能运动手环因其操作简单、携带方便等等优点广受消费者的喜爱。别看小小手环个头不大，其功能还是比较强大的，比如它可以说是一款的计步器，具有普通计步器的一般计步，测量距离、

卡路里、脂肪等功能，同时还具有睡眠监测、防水、蓝牙4.0数据传输、疲劳提醒等特殊功能。 正文 一、智能运动手环方案介绍 智能运动手环是一款集运动和商务一体的智能运动手环，具备21天的超长待机，全天能够适时的进行心率的检测，这款手环的一个特点是手环与手机连接之后可以通过微信进行组群，大家一起相互鼓励健康运动。智能运动手环功能比较多，基本的时间显示之外，可以自动计步和解锁手机，振动闹钟，勿扰模式，久坐提醒等等，支持蓝牙连接，新加入了信息提醒，热量消耗查看等功能，生活适用性较强。除了基本的显示时间功能，还能够监测睡眠质量和心率，还能计步，其手环APP支持IOS9.0和安卓4.4系统，能够进行NFC支付功能，搭乘地铁和公交刷手环。 二、智能运动手环方案优点 智能可穿戴设备进入人们视野后，智能运动手环因其操作简单、携带方便等等优点广受消费者的喜爱。智能运动手环不但是一款智能设备，对于习惯佩戴首饰的用户而言，同样是一款颇具魅力的配饰。 1、震动唤醒 智能运动手环内置震动组件，可以通过振动唤醒睡眠中的你。使用者可以在设置中挑选手环闹钟来激活震动唤醒功能，设定好时间然后保存，或是有重要事

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工作原理 1.3.1 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 计算机系统的基本组成如图1-6 所示。

1.3.2 计算机硬件系统的基本组成及工作原理 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采 用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关 于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的 基本组成和工作方式。 ⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机 能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同 的工作。如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表 示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送 入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。 控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运 算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通 过输出设备输出计算结果。 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和 逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、 “非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻 辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译 码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计 算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制 器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作 用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工 作。 通常将运算器和控制器统称为中央处理器，即CPU （Central Processing Unit ）,它是 整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”。它控制了计算机的运算、处理、输入和输出 等工作。 集成电路技术是制造微型机、小型机、大型机和巨型机的CPU 的基本技术。它的发展 使计算机的速度和能力有了极大的改进。在1965年，芯片巨人英特尔公司的创始人戈 登 · 摩尔，给出了著名的摩尔定律：芯片上的晶体管数量每隔18~24个月就会翻一番。让 所有人感到惊奇的是，这个定律非常精确的预测了芯片的30年发展。1958年第一代集成电 路仅仅包含两个晶体管，而1997年，奔腾II 处理器则包含了750万个晶体管，2000年的 程序 数据 控制流 数据流 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理

计算机系统及其工作原理(教案)

四川省义务教育课程改革实验教科书 《信息技术》七年级上 第四课计算机系统及其工作原理 教案 一、教学目标： １、知识目标：要求学生基本掌握计算机系统的基本组成，对计算机的工作原理和分类要有一个简单的认识 ２、能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能给自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计算机的基本容量单位及换算关系。初步培养学生使用信息技术对其它课程进行学习和探讨的能力，培养学生的自学能力。 ３、情感目标：体会通过自己的学习，列出计算机配置清单所带来的愉悦，从而达到培养学生对信息技术的兴趣意识和爱国主义精神。 二、教学重、难点： １、重点：计算机系统的基本组成，各硬件的重要作用 ２、难点：计算机的工作原理 三、教学方法：讲授法、观察法、讨论法、赏识教育法、实习实作 四、教学媒体：多媒体网络教室、相关教学课件、硬件系统的实物（ＣＰＵ、内存条、硬盘及其他硬件实物） 五、教学课时２课时（１+１） （１节理论课+１节实习实作课） 六、教学过程（第一课时） 课题：第４课计算机系统及其工作原理 （一）组织教学 （二）新课导入：问题导入“对于大家经常使用的计算机，从外观上看，它是由哪些部分组成的呢？”学生回答（略）师（看得见、摸得着的设备在计算机中都称硬件）（有了硬件计算机就能工作了吗？）为了回答这个问题，今天我们就来学习第四课－计算机系统及工作原理 （三）知识讲解（系统讲解）： 第一部分：计算机系统 Ａ：硬件部分知识简介： １、中央处理器（芯片）－ＣＰＵ计算机的大脑（核心部件）组成、功能，观察实物，分类，生产发展及国内外的差异，激发学生的爱国热情和学习动力的目的。 ２、存储器（存储大量的数据和信息）：内存和外存实物展示、作用地位、容量单位及换算。概括：内存容量较小，运行速度快，价格高，外存容量更大，存取速度比内存较慢，价格较便宜。 ３、其他硬件简介：主板、输入设备、输出设备等等

基于嵌入式智能手环的设计与开发

基于嵌入式系统智能手环的设计开发1.设计目的 随着科技的进步，智能化成为了人们关注的焦点，同时也越来越贴近人们的生活。人们对于健康生活方式的需求催生出了智能可穿戴设备，智能手环就属于其中的一种代表性产物。其主要应用于监测运动，监测睡眠以及智能化的安排人的生活作息方式等。是一款突出个性与人性的智能化产物。本文讲述一套初步的智能手环解决方案，对于智能手环的设计以及制造有可行性方案指导作用。 2.用户需求 智能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、睡眠、部分还有等实时数据，并将这些数据与手机、平板、ipod touch同步，起到通过数据指导健康生活的作用。 智能手环内置低功耗蓝牙模块，可以与、、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。另外，智能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博等社交网络端进行分享。 3.性能指标 和蓝牙模块 nRF51822是一款为超低功耗无线应用(ULP wirelessapplications)设计的的多协议单芯片解决方案。芯片支持和协议栈，整合了射频发射电路，一个ARM Cortex M0核以及256KB 的flash + 16KB的RAM。 图二nRF51822性能参数 nRF51822性能优点： （1）内部RC振荡器的误差是2%（30分钟/天），即使校准后只能达到250ppm（22秒/天）； （2）外部晶振，一般能达到40ppm（3秒/天），误差非常小； 蓝牙BALUN可以使用分立器件，也可以使用ST定制的BAL-01D3。设计中我们使用了定制器件BAL-01D3，保证了信号的性能以及减小了的板卡尺寸。注意：如果更改nRF51822的封装，需要将定制器件型号改成BAL-02D3。 BALUN电路输出端，需要一个π形电路（起到阻抗匹配的作用），需要根据实际情况在三个位置上增加电容或者电感。调整的依据是根据史密斯圆图（如下图所示），把阻抗调整到中心点，达到最大的功率输出效果。

剖析：智能手环的功能实现原理

心率:用两个电极片（心电原理），你网上查查有现成的方案； 呼吸率:可以用三维加速度传感器（震动原理），不过没什么现成方案，需要自己动手做模型，震动杂波很多，要有较好的滤波算法，做好了挺有前途的； 血压，用这么简单的方式我还不知道有什么办法 难点：但这个产品的难点在于，如何实现用一个简单的产品实现多种数据的采集而不干扰到用户？ 这里的数据涉及到血压、血糖、血氧、脉搏等数据。这些数据我们正常的测量过程是抽血测血糖血氧含量、含温度计测量体温、压迫血脉测量血压。这个难题实际上是现在很多智能设备面临的难题，运动手环还停留在通过陀螺仪获取位置信息变化分析从运动到睡眠等各种复杂人体状态的功能，数据的准确性有限。设想：1、通过反射原理，检测人体红细胞的含氧量2、通过检测脉搏传导速率的方法，计算心电检测和脉搏检测的时间差来得到血压信息3、通过内外两侧的温度感应获得更加准确的人体温度值4、通过代谢热整合法，检测到代谢长生的热量，血氧饱和度、血流速之后，计算出血糖浓度值这个原理的最大突破是实现了体征数据得到的无创，对人的干扰小。血压、血糖、体温变化值分别对高血压患者、糖尿病患者、孕妇这几类人群检测自己的身体数据会很有帮助。这个原理已经通过了理论认证正在计划硬件设计，现在智能设备大部分瓶颈在信息获取，核心是3轴重力加速度感应器，通过算法将其输出的值换算成活动量，基本原理就是计算克服重力和惯性做功的量，所以需要带入体重这个量参与计算，现在而今眼目下所有的手环啊，不管品牌型号都是同步的时候外部传入的用户自己设定的体重。公式什么的可以参考运动专业的一些论文。另外手环有个特殊的地方是只能待在单侧的手上，所以算法比普通的预设用户会佩戴再人体重心处的tracker会有所不通，需要经过特殊算法来纠正，算法的具体就是商业秘密不可说了基本上就是一个三轴加速计，再通过算法去判断人的步数，算法是核心，所以不可以告诉你。

跑步训练智能手环技术方案

跑步训练智能手环 总体设计方案 撰写：刘述亮、陈定罡、陈东、于旺、李进 科大创客空间 2014年11月

目录 1、需求分析 (3) 1.1 项目背景 (3) 1.2 项目需求及关键技术点 (3) 2、跑步训练智能手环总体设计 (4) 2.1 设计原则 (4) 2.2 系统总体架构 (4) 3、实现方案及关键技术 (6) 3.1整体设计 (6) 3.2嵌入式主控系统设计 (6) 3.3电源模块设计 (6) 3.4北斗定位模块 (6) 3.5脉搏、血氧检测模块设计 (8) 3.5.1脉搏、血氧检测原理 (8) 3.5.2近红外发射模块 (8) 3.5.3光电二极管 (9) 3.5.4现有应用 (10) 3.6 指南针模块设计 (10) 3.7手环解开检测模块设计 (11) 3.8 GSM\GPRS通信模块设计 (12) 3.9人机界面设计 (13) 3.10跑步路程计算算法设计 (14) 3.10.1路径直线差值求和法 (14) 3.10.2路径曲线拟合积分法 (15) 3.10.3基于已知路径的位置匹配路程计算法 (17) 3.11数据管理终端 (17) 4、手环结构设计 (18) 4.1手环结构布局 (18) 4.2手环材料选择 (19) 4.3手环外壳加工工艺 (19) 4.4手环效果图 (20) 5、关键技术总结及改进方案 (21)

1、需求分析 1.1 项目背景 生命在于运动，而跑步锻炼是人们最常采用的一种身体锻炼方式。通过跑步达到强身健体的作用也要讲求科学锻炼。运动强度不足达不到锻炼的效果，运动过度容易导致运动损伤，甚至出现过度运动猝死。为了使跑步训练更加精确化定量化，对跑步训练过程中，跑步的时间、速度、路程、心率、血氧饱和度的测量反馈就非常关键。特别是针对群体跑步训练的反馈和数据分析对于整体的训练具有很强的指导性。 随着可穿戴设备和智能硬件的发展，越来越多功能应用都可以通过可穿戴智能设备实现。通智能手环来监控反馈跑步训练的参数，使得跑步训练更加科学化。 1.2 项目需求及关键技术点 跑步训练智能手环集成有北斗定位模块，能够得到跑步训练者在不同时刻的位置，通过记录的位置时间信息便可以得到跑步训练者的速度，跑步的路程、心率、血氧等信息。再通过GSM\GPRS通信将数据传到后台服务器，进行进一步的管理分析，便于反馈和调整使得训练更加科学化。在集体训练中还可通过手环解开检测来防止作弊以及手环丢失。 本手环初步应用的于集体训练，训练项目包括：5公里长跑、400m障碍跑、100折返跑、100游泳。训练场地既可以是固定训练场地和野外。因此教练需要配备专门的手持式便携数据管理终端，能够通过GSM\GPRS网络通信，携带方便，不受因特网限制。方便教练及时了解训练成员的所有信息情况。在临时断电断网，或者无网络信号的地方正常使用。 跑步训练智能手环主要完成以下功能： 1）北斗定位，跑步路程精确计算； 2）脉搏检测 3）血氧检测 4）指南针功能 5）手环解开检测 6）通过GSM\GPRS与后台服务器通信； 7）通过人机接口设置手环的工作模式，包括：5公里长跑、400m障碍跑、100折返跑、100游泳； 8）显示跑步训练的相关参数，如跑步速度、路程、时间； 9）报警提示，提示运动过度、犯规等 数据管理服务终端功能： 1）能够接收各个训练手环返回的数据，数据包括手环的佩戴者、参加的训练项目、进度、成绩、犯规情况、脉搏血氧等生理状体。 2）能够及时对犯规以及其他突发情况进行报警，提示教练； 3）对成绩进行计入存储管理查询； 4）能够将数据备份到电脑上传云端，便于进一步保存管理数据。 其中对跑步路程的精确计算、脉搏检测和血氧检测是本项目的关键难点。是决定手环是否有实用价值的决定条件。

嵌入式智能手环工作原理

共享知识分享快乐 学院：物理与电子学院 专业：电子信息科学与技术 姓名：田俊 年级：2012级 学号：1223150225 科目：嵌入式系统原理与开发 上课时间：周三7-9节

------2015-03-09------页眉内容． 分享快乐共享知识 基于嵌入式系统设计的基本款智能手环 概述随着科技的进步，智能化成为了人们关注的焦点，同时也越来越贴近人们 的 智能手环就属于生活。人们对于健康生活方式的需求催生出了智能可穿戴设备，监测睡眠以及智能化的安排人其中的一种代表性产物。其主要应用于监测运动，的生活作息方式等。是一款突出个性与人性的智能化产物。智能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 ipod touch等实时数据，并将这些数据与手机、平板、饮食的锻炼、睡眠、部分还有同步，起到通过数据指导健康生活的作用。工作原理 智能手环已日益从极客、驴友、IT产品爱好者的小众玩物变成大众化穿戴 产品，但看着智能手环终端、软件里显示的一串串运动追踪数据、睡眠监测数据，不禁让人心生疑窦：包括别称为健康腕带、运动手环、健身睡眠手环、身体追踪器的智能手环是怎么工作的？智能手环的工作原理是什么？ 多数智能手环都是通过“三轴加速度传感器”来运作的。三轴加速度传感器，能够测量空间中X轴、Y轴、Z轴的加速度，能够感应人体在各个方向的振动。尽管三轴同时发力，但智能手环依然侧重于计算人体重心上下的位移量Z轴， 因为人们走路时重心是最主要的变量。 如何解读智能手环收集的一大堆数据，则需要让算法派上用场。通过算法，程序才能在大量数据当中，分辨出用户的运动模式，并进一步核算出对应的运动消耗量。 Z轴的数据是最主要的，但如果用户只是摇一摇大腿呢？所以一般的算法都会添加约束的条件，只有传感器测量到的数值达到一定标准，才会被认作运动。去掉无效数据的另一个方法是时间。人们走1步，重心1次向上，1次向下，所以在一定时间内加速度有了2次符合标准的变化，才能算作走了1步。 不同品牌的智能手环使用的软件不一样，这意味着算法的不同，很容易导致后续数据的偏差。此外，每个牌子的智能手环所搭载的传感器牌子、型号各不相同，这便注定了测量数据在最开始的地方就分道扬镳，并进一步导致步数的差异，页眉内容． 共享知识分享快乐 以及由于步数数据不一引发的卡路里数据的偏差。 作用： 1、跑步和运动速度监测 运动检测主要采用三轴加速传感器来实现，这也是手环的最核心的组件之一，

智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法与设计方案

本技术提供一种智能手环及通过智能手环控制手机画面的方法，智能手环包括环带和仪表盘，所述环带的两端分别与所述仪表盘的两侧固定连接；所述仪表盘包括外壳，以及设置在所述外壳中的电池和电路板；所述外壳的表面设置有按键模块，所述电路板上设置有无线通信模块、主控模块和传感器模块；所述传感器模块、主控模块和无线通信模块依次电连接，所述按键模块与所述主控模块电连接，所述电池给电路板上的所有模块供电。本技术采用以上技术方案，仪表盘体积小、质量轻，环带采用柔软有弹性的材料制成，使整个手环佩戴舒适；智能手环内置的传感器能够采集空间位移数据，无线通信模块与外部设备建立通信连接，将数据通过无线信号发送出去。 技术要求 1.一种智能手环，其特征在于：包括环带和仪表盘，所述环带的两端分别与所述仪表盘的两侧固定连接；所述仪表盘包括外壳，以及设置在所述外壳中的电池和电路板；所述外 壳的表面设置有按键模块，所述电路板上设置有无线通信模块、主控模块和传感器模 块；所述传感器模块、主控模块和无线通信模块依次电连接，所述按键模块与所述主控 模块电连接，所述电池给电路板上的所有模块供电。 2.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于：所述主控模块包括MCU芯片和存储单元，所述存储单元与所述MCU芯片电连接；所述传感器模块包括陀螺仪、重力传感器、加速度传感器和心率检测单元，所述传感器模块与所述MCU芯片电连接。

3.根据权利要求2所述的智能手环，其特征在于：所述无线通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述MCU芯片电连接；所述蓝牙模块与外部的智能手机、平板电脑或者VR设备通信连接。 4.根据权利要求2所述的智能手环，其特征在于：所述外壳的表面还设置有与所述MCU芯片电连接的数据接口，所述数据接口为Micro USB接口。 5.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于：所述环带采用硅树脂或者橡胶材质。 6.一种通过智能手环控制手机画面的方法，其特征在于，包括以下步骤： 智能手环移动时，陀螺仪和重力传感器采集x、y、z三个轴的坐标数据； MCU芯片使用“卡尔曼滤波器”相关算法来处理坐标数据，过滤掉无用的数据； 加速度传感器在单位时间内对x、y、z三个轴的坐标数据进行处理，获得相应的加速度数据； 智能手环通过无线通信模块将加速度数据传输到智能手机中； 智能手机对加速度数据进行换算，得到换算后的加速度值； 智能手机根据换算后的加速度值控制手机屏幕上画面的播放速度。 7.根据权利要求6所述的智能手环，其特征在于，所述智能手机对加速度数据进行换算，具体采用以下方法： 将加速度数据代入公式：b＝0.00000527a2+0.00326a中； 其中，a为加速度数据，b为换算后的加速度值。 8.根据权利要求6所述的智能手环，其特征在于：换算后的加速度值越大，手机屏幕上画面的播放速度越快。 技术说明书

物联网导论设计(智能手环)

物联网导论 课程设计 课题名称物联网导论 所在院系XXXXX学院 班级14级物联网 学号1413XXXXXX 姓名XXX 指导老师XXX 时间2016年3月 分数

《物联网导论课程设计任务书》 姓名：XXX 班级：14级物联网指导老师：XXX 课题名称：自由设计M2M的物联网体系 设计任务与要求1 熟悉掌握物联网概念。 2了解物联网的支撑技术。 3自行设计一套M2M的物联网应用。 4编写此套应用的论文，字数不少于1000-2000。 4.1论文应该图文并茂，贴近日常应用。 4.2充分发挥，自由想象。 4.3 论文中应着重介绍一种物联网支撑技术。 设计步骤1 课前调查 2 确定方向 3 着手编写4及时修正 概念介绍M2M定义： M2M是machine-to-machine的简称，即“机器对机器”的缩写，也有人理解为人对机器(man-to-machine)、机器对人(machine-to-man)等，旨在通过通信技术来实现人、机器和系统三者之问的智能化、交互式无缝连接。M2M设备是能够回答包含在一些设备中的数据的请求或能够自动传送包含在这些设备中的数据的设备。M2M通信与物联网的核心理念一致，不同之处是物联网的概念、所采用的技术及应用场景更宽泛。而M2M则聚焦在无线通信网络应用上，是物联网应用的一种主要方式。

设计的物联网应用：智能手环 一产品设计 1 概述： 智能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、饮食还有健康等实时数据，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；并且还具备通话，接收短信，SOS紧急报警系统，GPS系统。 2 设计理念： 在当今社会，老龄化越来越严重，年轻人因为工作比较忙，所以一些老人得不到很好的照顾。当我们一个人在家出现一些突发病症时，会因为不能及时呼救，而错过最佳治疗时机。当我们跟朋友出去玩不小心失散的时候，可能会因为手机没有信号而找不到队友。我们常常不能合理健康的搭配食物而到导致我们遇到一些疾病，比如：急性肠胃炎。在我们运动的时候想要找到适合自己的运动方式。现在都是智能机，当他们想给我们打电话的时候常常有很多老人无法适应并且正确使用智能机。因此，我非常聪明的设计了这款智能手环。 3 设计原理： 智能手环通过一个主控芯片来控制，通过一个运动传感器来跟踪你的运动状态和睡眠活动，通过重力加速传感器判断人运动的动作得到一些基础数据传送给主控芯片。由数据连接模块运动传感器，三轴加速度传感器等传感器，以及一些电池、蓝牙通讯模块、震动马达、指示灯，GPS等基本部件组成。并且为它嵌入一个独立的操作系统，以及利用与物联网有关的技术，如：射频识别来完成我们想要达到的效果。 4 产品功能： ①当家里的老人一个人在家出现突发病症时，这款手环就会启动报警系统，自动拨打”120”，且提供自己的位置，让病人及时得到治疗，向跟它连接的手机发送报告。 ②当你跟朋友出去玩走散的时候，在偏远的山区没有信号，可以通过定位系统向朋友报告你的位置。 ③可以每天监控你的睡眠质量，让你清晰地看到你的生活状态，让你可以得到很好地休息，有一个好的状态。 ④当你每天锻炼的时候，它可以帮你计数，及时反映你的情况，比如：燃烧了多少卡路里。并且根据你的身体健康状况为你制定一套适合你的运动。

智能手环产品需求说明书

智能手环 产品需求说明书 文档版本号： 1.0文档编号：201701031文档密级：仅限项目组 产品名：智能手环 编写人：周竣野|刘俊|储柳|沈 耀威|曾率 编写日期：201701031

目录 一、简介 (3) 1、目的 (3) 2、范围 (3) 二、产品概述 (3) 1、目标 (3) 2、总体流程 (4) 3、功能摘要 (4) 三、产品特性 (4) 1、第一部分基本功能模块 (4) 1.1产品概述 (4) 1.2产品功能摘要 (4) 1.3产品功能说明 (5) 1.3.1特性:功能点 (5) 1.3.2用例图 (5) 1.3.3序列图 (7) 2、第二部分运动功能模块 (8) 2.1产品概述 (8) 2.2产品功能摘要 (8) 2.3产品功能说明 (8) 2.3.1特性:功能点 (8) 2.3.2用例图 (9) 2.3.3序列图 (11) 3、第三部分天气功能模块 (12) 3.1产品概述 (12) 3.2产品功能摘要 (12) 3.3产品功能说明 (12) 3.3.1特性:功能点 (12) 3.3.2用例图 (13) 3.3.3序列图 (14) 4、第四部分通讯功能模块 (15) 4.1产品概述 (15) 4.2产品功能摘要 (15) 4.3状态说明 (15) 4.4特性说明 (16) 4.4.1特性：功能点 (16) 4.4.2用例图 (17) 4.4.3序列图： (17) 四、其它产品需求 (18) 1、性能需求 (18) 2、开放性需求 (18) 3、用户操作需求 (18) 4、安全性需求 (18) 5、可维护需求 (18) 五、相关文档 (18) 六、附件（相关截图） (19)

计算机系统及工作原理

第四课《计算机系统及工作原理》 教学目标： 1、基本掌握计算机系统的基本组成 2、初步了解各硬件的作用 3、了解计算机软件的作用 重点难点： 1、计算机硬件和软件的概念 2、认识各硬件及了解其作用；认识软件系统在计算机中的重要性。 德育目标：在教学过程中，培养学生的爱国主义精神及同学间的互助交流能力教学准备：一台完整计算机硬件（再准备一个已安装操作系统的硬盘） 课时：第1课时 处理方法：在大多数教材中都是采用直接告诉学生，计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，这种处理方式有些空洞，让很多学生无法真正理解。而现在计算机已经很普及了，越来越多的学生家庭购买了计算机，这就为“计算机系统的组成及工作原理”这一节课提供了一个很好的素材。我采用了让家里有计算机、接触计算机较多的学生来讲解和实物展示，并通过学生之间的充分交流和讨论，来达到教学目的。本课分两课时完成，第1课时为掌握计算机系统的基本组成。第2课时了解计算机的工作原理和计算机的分类，根据所掌握的知识互评讨论配置一台适合自己使用的计算机，以巩固所学知识。 教学过程： 一、导入 计算机对于我们来说已经不再陌生了，而且有越来越多的同学已经拥有了计算机，可我们对计算机的了解又有多少呢？今天我们就来学习计算机系统的基本组成。首先，我们来做一个小调查，请家里有计算机的同学举手。（据初步了解每个班级中至少有30%以上的同学家中有计算机） 二、新授 1、硬件系统 教师提问：下面，我们请几位同学给大家介绍一下自己所掌握的计算机系统知识好吗？ 学生回答：请2-3位同学讲解，老师记录与本课有关的计算机系统所涉及的内容写在黑板上。 教师讲解： 计算机硬件，是构成计算机的各种设备或器件的总称，是实实在在的、看得见、摸得着的东西。 每一台计算机都有CPU、内存、硬盘、键盘、鼠标、显示器等（结合刚才所记载的内容，分别讲解并展示实物以加深学生的认识。） 计算机硬件包括： 1、中央处理器（CPU）：由控制器和运算器构成，它是一种超大规模的集成电路，具有运算、处理和控制的功能，是计算机的核心部件。 它是衡量计算机性能的重要指标，常以此型号来称呼计算机。如PⅢ、PⅣ计算机 2、存储器：是存储各种信息和处理结果的装置。分为主存储器和辅助存储器 存储器的容量基本单位是字节（B），常见的容量单位有KB（千字节），MB（兆字节），GB （吉字节） 1GB = 1024MB，1MB= 1024KB，1KB = 1024B