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智能家居之心语枕头

作者:李博志 任爱锋时间:2016-03-28来源:电子产品世界收藏
编者按:针对如何才能在自己的小空间找到属于自己的宁静,如何提升自己的睡眠质量,构思出了一种通过手机蓝牙控制的心语枕头的设计方案,来提高人们的睡眠质量。

摘要:针对如何才能在自己的小空间找到属于自己的宁静,如何提升自己的,构思出了一种通过手机的设计方案,来提高人们的

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201603/288906.htm

引言

在现今的社会中,忙碌的日子使人们长期处于高压力的状态下,这无形中对我们的健康已经造成极大的威胁。因此,如何有效地舒解压力成为当今刻不容缓的一道课题。
“互引”是一种自然现象,同时存在于各个实体中。举例来说,两个很接近的时钟,配有一样的钟摆,即使让它们由不同的时间开始运转,仍会因“互引作用”互相影响而产生相同的摆动频率。音乐同样会对体内的律动如心跳、呼吸和脑波动等产生互引作用。而这些身体的律动也会与我们的压力有所回应,当压力指数上升,心跳、呼吸与脑波动也会跟着上升。音乐可以有效地发挥降缓心跳及改变脑波动的功效,进而使人体完全放松;结果可减低心跳变动性以达到舒适的状态,也能增加心脏血管系统的协调性与运作效率,舒解压力,提高工作效率。
很多人会在睡觉前带上耳机,听着音乐,可是经常带耳机会引起耳部不适,对解决入睡起到了事倍功半的效果。而在枕头中内置一个带有扩音器的音乐播放终端,就会带来更多的舒适感。合理的睡姿对起到了很关键的作用,有意识养成良好的睡姿,具有重要的意义。
随着家庭智能化的不断提高,在很大程度上提高了居民生活的幸福指数,给人们的日常生活带来了很多的便利。新型智能家电,不仅要满足人们物质层面上的需求,更要满足人们精神层面上的需求。因此本文提出了的设计方案。

1 的整体组成

手机端:由于Android市场庞大,用户深入到各个层面,占有很大优势,且发展势头仍然迅猛,因此我们选择Android手机作为手持端。
枕头终端:终端系统采用chipKIT WF32开发板作为核心。该微控制器具有一个运行在80MHz的 32位MIPS处理核心, 512K 的 flash 程序存储器, 128K的SRAM数据存储器。同时板上还集成Microchip MRF24WG0MA WiFi 模块,可以满足心语枕头的无线通信功能,也方便了后期的功能扩展。

本设计核心部分是PIC32MX695F512L 微控制器 ,配以适当的外围电路来完成各项功能。主要包括传感器数据采集,数据处理,SD卡读写,文件系统的支持,语音播放,蓝牙无线通信。PIC微控制器完成传感器的数据处理并把数据发送到手持端,同时做出相应的动作。PIC还得实时监测从蓝牙模块HC-06发送过来的指令,来实现特定的功能。

SD卡模块采用chipKIT WF32开发板自带的SD卡模块,文件系统采用FAT32文件系统,将要播放的音频存放到SD卡中。
3轴加速度和3轴陀螺仪采用MPU6050,能直接返回3轴加速度和3轴角速度的数字量。

2 枕头内硬件部分

整个系统从设计原理上划分,可分解为以下5个部分来说明。
人机交互:通过手机的应用软件实现人机交互,手机端采用图形界面收集。

  通信部分:终端采用HC-06蓝牙串口模块,手机可通过蓝牙向下位机传输数据,同时下位机向手机发送采集数据和反馈数据。
测量睡姿:3轴加速度和3轴陀螺仪采用MPU6050模块,能测得3轴加速度和3轴角速度值,3轴加速度值可准确的反映静态的姿态角,进行积分可测位移。加速度计地测量数据与陀螺仪用卡尔曼滤波进行数据融合,能准确测出人体的角度和位移。通过测得角度就可以得出人体的睡姿,位移信息作为反馈信息可发送到手机端记录并显示出来。
数据读写:数据主要存储在SD卡中,SD卡的文件读写通过FAT32文件系统实现。

音频播放:通过硬件解码实现MP3和WMA的音频解码,微控制器从SD卡中读取音频播放信息,再将数据传到VS1053解码音频文件,通过扩音器放出声音。

3 模块电路图

音频解码采用VS1053解码芯片,该芯片能解码MP3、WMA、MIDI和WAV格式的音频文件,同时还支持录音功能,本系统中暂未用到这个功能,但是对其音频录音的电路保留了下来,方便日后升级。整个模块电路如图6所示。对于VS1053,由于其既有模拟电源又有数字电源,且对音质有直接影响,所以,本模块中使用了大量滤波和去耦电容。电容有的采用了LC滤波,为VS1053工作提供了稳定的外部条件。


本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第3期第39页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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