可穿戴设备的出现与发展便利了人们的生活,与此同时,其电源的持续性供电亦成为其进一步发展的瓶颈。目前电池是可穿戴设备主要的电能来源,但须频繁更换电池或找电源接口充电,颇为不便,因此考虑如果能在对人体日常活动不产生消极影响的前提下,利用适当的装置收集能量,并以高效的微电源管理系统做辅助,那么就能够创建出基于人体运动的供电系统。鉴于目前的理论和技术,较有利用价值的基于人体自身的能量有:(1)人体运动能;(2)人体自身热能;(3)人体自身生物能及化学能。本文采用收集人体运动能的压电振动发电方式,具体来讲,首先,在结构设计方面,在AutoCAD和SolidWorks平台上绘制出各类装置的二维与三维的结构图,并用3D打印机制作出装置实物,然后将基于PVDF薄膜的压电振子固定到装置实物上。其次,在硬件设计方面,在电能转换系统一中设计了整流、滤波、稳压和超级电容储能电路,Buck电路,MSP430单片机控制锂离子电池充电电路以及USB接口对外供电电路;在电能转换系统二中,交直流变换部分和超级电容储能部分与系统一相同,不同点在于采用了集成的锂离子电池充电管理芯片TP4057,它采用线性方式充电。第三,在软件设计方面,采用模块化程序设计方法,对电能转换系统一中的MSP430单片机管控锂离子电池充放电过程进行了程序编写、调试和烧录,重要环节有ADC模块,PWM输出模块,锂离子电池的温度、电压、充电电流检测模块,各充电阶段的过程控制模块和报警模块等内容。最后,将AC/DC电路和Buck电路分别在Multisim和MATLAB上做出仿真,并将系统实物穿戴到人体做实际测试,记录数据。实验结果表明,本文利用人体运动带动压电装置发电然后经电能转换并用USB接口对外输出直流5V的供电系统能够满足为可穿戴设备供电的要求,且采用了超级电容与锂离子电池联合储能的方法,易于携带,有很好的实用价值。