一种应用于书桌的智能坐姿报警器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及日常生活用具【技术领域】。本实用新型的一种应用于书桌的智能坐姿报警器，包括传感器阵列、主控单片机电路、锂电池充放电管理电路和语音提示电路，传感器阵列包括N个传感器，N≥2，N个传感器中至少两个传感器处于不同水平高度，且N个传感器至少两个传感器处于不同垂直平面，传感器阵列与主控单片机电路电性连接，主控单片机将控制信号发送给传感器阵列,传感器阵列将检测到的位置信号发送给主控单片机，锂电池充放电管理电路与主控单片机电性连接，锂电池充放电管理电路给主控单片机提供工作电源，语音提示电路与主控单片机电性连接，语音提示电路接收主控单片机的控制信号并根据该控制信号进行语音提示。本实用新型实现大范围、准确并且高效和相互备份的监控效果。
【专利说明】—种应用于书桌的智能坐姿报警器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及日常生活用具【技术领域】，具体涉及一种应用于书桌的智能坐姿报
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【背景技术】
[0002]目前在学生群体中很多学生因坐姿不正确导致了驼背、近视等等毛病时常可见。更因为坐姿不正确而患有近视的学生比率更是越来越高，其中在书桌前读写姿势不正确引起的近距离用眼是导致学生患近视眼非常重要的原因。学生在书桌前的读写姿势往往会随着时间的推移而忘记保持正确的姿势，如何做到准确并及时的对学生在书桌前不正确的读写姿势进行报警提示，是预防学生患近视眼疾的关键，在市面上(专利检索中)有多种带感应报警器的书桌或课桌，其中有内嵌式，外挂式，或者是机械控制式。在这么多带感应报警方式的书桌中，全是采用了单一或者是独立的传感器进行测距或进行位移识别。
[0003]采用单一或者是独立的传感器的技术方案会有若干缺陷:
[0004]1、监控的范围小，在监控范围以外当学生读写姿势不正确时，也无法进行报警提示；
[0005]2、采用单一或者独立的传感器极其容易受外界因素的干扰(比如风、温度、阳光、遮挡物等)而产生误报警提示当这个单一或者独立的传感器失效时，这套产品就彻底失效无法使用。
实用新型内容
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型所提供了一种应用于书桌的智能坐姿报警器，通过设置传感器阵列，且该传感器阵列中的传感器分布于不同水平面和垂直平面，进而实现大范围、准确并且高效和相互备份的监控效果。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种应用于书桌的智能坐姿报警器，包括传感器阵列、主控单片机电路、锂电池充放电管理电路和语音提示电路，所述传感器阵列包括N个传感器，N > 2，所述N个传感器中至少两个传感器处于不同水平高度，且N个传感器至少两个传感器处于不同垂直平面，所述传感器阵列与主控单片机电路电性连接，所述主控单片机将控制信号发送给传感器阵列，所述传感器阵列将检测到的位置信号发送给主控单片机，所述锂电池充放电管理电路与主控单片机电性连接，所述锂电池充放电管理电路给主控单片机提供工作电源，所述语音提示电路与主控单片机电性连接，所述语音提示电路接收主控单片机的控制信号并根据该控制信号进行语音提示。
[0008]进一步的，所述锂电池充放电管理电路包括型号为ΤΡ4056 8S0P的锂电池管理芯片IC2、升压电路和拨码开关J2，外置电源经VIN输入框输入后，接入锂电池管理芯片IC2并通过LI接口对锂电池进行充电管理，升压电路采用ΡΤ1311 S0T23-6型号的升压芯片IC3，升压电路也通过LI接口与锂电池连接，锂电池放电经LI接口接入升压电路，升压电路将工作电压由原来的锂电池的电压工作3-4.2V稳定升至5V，再将5V的工作电压连接至拨码开关J2，以便提供给外围电路进行供电。
[0009]更进一步的，所述主控单片机采用HT66R)16 16NS0P型号的单片机IC1，其中1口 PB3、PB4和PB5均与拨码开关Jl引脚连接，拨码开关Jl与拨码开关J2相连接，通过拨码开关Jl连通单片机1 口，可以通过单片机的1 口进行模式识别。
[0010]更进一步的，所述传感器阵列包括4个型号为HC-SR04的超声波传感器，所述超声波传感器的PINl为VCC (电源脚)，PIN2为TRLG (触发脚)，PIN3为ECHO (信号输出脚)，PIN4为GND (地脚)，由主控单片机的4个1 口(PBO、PBl、PB2、PA4)通过4个PNP三极管对四个超声波传感器的电源进行使能控制，并由主控单片机其余4个1 口(PA0、PA1、PA2、PA5)对相应控制的超声波传感器的信号进行触发，四个超声波传感器的输出口经过二极管最后统一集中到主控单片机的外触发口 PA3。
[0011]更进一步的，所述语音提示电路采用8PIN的语音芯片，通过主控单片机的2个1口进行语音播放选段控制。
[0012]本实用新型通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点:本实用新型采用N个传感器，N > 2，所述N个传感器中至少两个传感器处于不同水平高度，且N个传感器至少两个传感器处于不同垂直平面，提高监控范围的同时能够满足多角度全方位的监控，并且能够有效提高监控效果，防止误判，且能够有效进行传感器相互备份，提高整个产品的安全性能，增强使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的实施例的电路原理图。
[0014]图2是本实用新型的实施例的使用示意图之一。
[0015]图3是本实用新型的实施例的使用示意图之二。
[0016]图4是本实用新型的实施例的使用示意图之三。
【具体实施方式】
[0017]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0018]作为一个具体的实施例，如图1所示，本实用新型的一种应用于书桌的智能坐姿报警器，包括传感器阵列、主控单片机电路、锂电池充放电管理电路和语音提示电路，所述传感器阵列包括N个传感器，N > 2，所述N个传感器中至少两个传感器处于不同水平高度，且N个传感器至少两个传感器处于不同垂直平面，所述传感器阵列与主控单片机电路电性连接，所述主控单片机将控制信号发送给传感器阵列，所述传感器阵列将检测到的位置信号发送给主控单片机，所述锂电池充放电管理电路与主控单片机电性连接，所述锂电池充放电管理电路给主控单片机提供工作电源，所述语音提示电路与主控单片机电性连接，所述语音提示电路接收主控单片机的控制信号并根据该控制信号进行语音提示。
[0019]本实施例中，所述锂电池充放电管理电路包括型号为PT1311 S0T23-6的锂电池管理芯片IC2、升压电路和拨码开关，外置电源经VIN输入框输入后，接入锂电池管理芯片IC2并通过LI接口对锂电池进行充电管理，升压电路采用PT1311 S0T23-6型号的升压芯片IC3，升压电路也通过LI接口与锂电池连接，锂电池放电经LI接口接入升压电路，升压电路将工作电压由原来的锂电池的电压工作3-4.2V稳定升至5V，再将5V的工作电压连接至拨码开关J2，以便提供给外围电路进行供电。同时，该拨码开关J2通过与拨码开关Jl的连接，进而实现与主控单片机1 口的连接，实现对对监控距离模式进行选择，可以通过拨码开关进行监控距离模式选择(通过单片机的1 口进行模式识别)，所述主控单片机采用HT66R)16 16NS0P型号的单片机ICl，其中1 口 PB3、PB4和PB5均与拨码开关Jl引脚连接，拨码开关Jl与拨码开关J2相连接，通过拨码开关Jl连通单片机1 口，可以通过单片机的1 口进行模式识别。所述传感器阵列包括4个型号为HC-SR04的超声波传感器，所述超声波传感器的PINl为VCC (电源脚)，PIN2为TRLG (触发脚)，PIN3为ECHO (信号输出脚)，PIN4为GND (地脚)，由主控单片机的4个1 口(PBO、PB1、PB2、PA4)通过4个PNP三极管对四个超声波传感器的电源进行使能控制，并由主控单片机其余4个1 口(PA0、PA1、PA2、PA5)对相应控制的超声波传感器的信号进行触发，四个超声波传感器的输出口经过二极管最后统一集中到主控单片机的外触发口 PA3。以传感器JPl为例进行控制说明，单片机的1 口 PB2输出高电平时，PNP管(S8550) Ql工作在截止模式，5V的工作电源无法进入传感器JP1，所以传感器JPl无法工作，当1 口 PB2输出低电平时，Ql的PNP管(S8550)进入导通模式，5V可以进入传感器JPl，使能该传感器JPl，使传感器JPl正常工作。当主控单片机的PAO 口提供触发信号后，使传感器JPl的输出口(输出高电平信号，不同的距离输出不同的高电平信号)经过保护二极管4148进入主控单片机的PA3 口进行测量，这样就可以得知在此传感器的监控范围内是否有异常的读写姿势。所述语音提示电路采用8PIN的语音芯片IC4，通过主控单片机的2个1 口进行语音播放选段控制。其中语音芯片中可以录制128段语音，目前的方案中录制了 3段语音，在不同的监控档位播放不同的段的语音。
[0020]参考图2至图4所示，示意出了本方案采用四个超声波传感器作为本实施例的传感器阵列的使用示意图，上述示意图中，是显示将本实用新型的应用于书桌的智能坐姿报警器安装在一个具有书架5的书桌6上的示意，当然，如果普通的书桌6，其也是可以安装的，只需要将超声波传感器安装满足在不同水平面和不同竖直平面的条件即可。本实施例中，四个超声波传感器1，2，3，4中两个传感器2，3安装在书桌6的书架5的同一水平面和同一竖直平面上，另外两个超声1，4波传感器安装在书桌6的书架5另一水平面和竖直平面上来，而四个超声波传感器1，2，3，4的感应范围为11，21，31，41，因此，在水平面上，由于有不同水平面的两组超声波传感器，增加了传感器的感应范围，且四个传感器在相同一个竖直平面上的投影重叠范围较小，且保持相对合适的距离，最优情况下，四个传感器在同一个竖直平面上的投影间隔相同。这可以在水平范围内起到最大效果的感应。同样，在竖直平面上，也由于具有两组不同竖直平面的传感器，在竖直平面内也起到最大效果的感应，避免感应范围过度重叠造成整体感应范围小。
[0021]本实用新型的工作原理如下:
[0022]当开关上电后，主控单片机读入监控的距离模式状态，目前设置3种距离模式，30厘米、40厘米、50厘米。初始设定为50厘米。
[0023]传感器JPl使能上电200mS后，由主控单片机1 口提供测距的触发信号后，模块PIN3脚将输出不同长度的电平以代表人或者物体距离传感器模块不同的长度，整体实际工作时间从触发信号，到侦测距离信号输出结束，工作时间在ImS内，在等待49mS后，JPl传感器断电(即JPl传感器模块的工作时间在250mS)，传感器JP2使能上电，工作流程跟传感器JPl是一致的。
[0024]依次完成传感器JP2、JP3、JP4的工作流程。整体4个传感器的扫描周期为1S。当这4个传感器中的任意I个在扫描周期内有侦测距离小于50厘米后，主控单片机将记录下，并在完成一次完整的扫描周期后将播放相对应的语音报警提示。如工作测距模式在40厘米，那侦测距离将以40厘米为界，小于40厘米，将播放所对应的语音报警提示。如工作测距模式在30厘米，那侦测距离将以30厘米为界，小于30厘米，将播放所对应的语音报警提示。播放语音的长度在3秒左右。在语音播放的过程中不进行扫描，在播放后将重新开始新的扫描周期。
[0025]1、当监控距离在10厘米以内不进行报警，防止某些物体有意或者无意被挡在传感器的前面，当其中一个传感模块被遮挡后，其他的传感模块还是可以正常工作。
[0026]2、监控的测距可以根据实际设定。
[0027]3、扫描周期时间可以根据实际进行设定。
[0028]4、扫描方式可以选择顺序扫描或者是跳扫。
[0029]5、所播放的语音可以选择录制。
[0030]6、当传感器中的某一个损坏或者是某一个被刻意遮挡，也不会影响整个系统的工作，只是会在某个区域无法完整监测。
[0031]7、目前所选用的传感器模块为超声波传感器，也可以选用红外传感器模块，但红外传感器模块很容易受到外界因素影响，很难保证一致性和稳定性。
[0032]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于书桌的智能坐姿报警器，其特征在于:包括传感器阵列、主控单片机电路、锂电池充放电管理电路和语音提示电路，所述传感器阵列包括N个传感器，N ^ 2，所述N个传感器中至少两个传感器处于不同水平高度，且N个传感器至少两个传感器处于不同垂直平面，所述传感器阵列与主控单片机电路电性连接，所述主控单片机将控制信号发送给传感器阵列，所述传感器阵列将检测到的位置信号发送给主控单片机，所述锂电池充放电管理电路与主控单片机电性连接，所述锂电池充放电管理电路给主控单片机提供工作电源，所述语音提示电路与主控单片机电性连接，所述语音提示电路接收主控单片机的控制信号并根据该控制信号进行语音提示。
2.根据权利要求1所述的一种应用于书桌的智能坐姿报警器，其特征在于:所述锂电池充放电管理电路包括型号为TP4056 8S0P的锂电池管理芯片IC2、升压电路和拨码开关，外置电源经VIN输入框输入后，接入锂电池管理芯片IC2并通过LI接口对锂电池进行充电管理，升压电路采用PT1311 S0T23-6型号的升压芯片IC3，升压电路也通过LI接口与锂电池连接，锂电池放电经LI接口接入升压电路，升压电路将工作电压由原来的锂电池的电压工作3-4.2V稳定升至5V，再将5V的工作电压连接至拨码开关J2，以便提供给外围电路进行供电。
3.根据权利要求2所述的一种应用于书桌的智能坐姿报警器，其特征在于:所述主控单片机采用HT66R)16 16NS0P型号的单片机IC1，其中1 口 PB3、PB4和PB5均与拨码开关Jl引脚连接，拨码开关Jl与拨码开关J2相连接，通过拨码开关Jl连通单片机1 口，可以通过单片机的1 口进行模式识别。
4.根据权利要求3所述的一种应用于书桌的智能坐姿报警器，其特征在于:所述传感器阵列包括4个型号为HC-SR04的超声波传感器，所述超声波传感器的PINl为VCC电源脚，PIN2为TRLG触发脚，PIN3为ECHO信号输出脚，PIN4为GND地脚，由主控单片机的4个1口(PBO、PB1、PB2、PA4)通过4个PNP三极管对四个超声波传感器的电源进行使能控制，并由主控单片机其余4个1 口(PA0、PA1、PA2、PA5)对相应控制的超声波传感器的信号进行触发，四个超声波传感器的输出口经过二极管最后统一集中到主控单片机的外触发口 PA3。
5.根据权利要求3所述的一种应用于书桌的智能坐姿报警器，其特征在于:所述语音提示电路采用8PIN的语音芯片，通过主控单片机的2个1 口进行语音播放选段控制。
【文档编号】G08B21/24GK204044991SQ201420520013
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】黄冬骅 申请人:厦门缘诚家具有限公司, 厦门禾芯电子有限公司