CN107071615A - 一种耳机以及耳机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耳机，有效解决现有计步器计步精度差的问题。本发明的耳机包括:休眠激活选择单元、手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元、蓝牙单元和微控制单元，其中运动检测单元进一步包括处理子单元、确定子单元第一判断子单元、计时子单元、第二判断子单元和计数子单元。

Description

一种耳机以及耳机系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种耳机以及耳机系统。

背景技术

随着可穿戴式电子设备的快速发展，计步器得到了广泛应用，计步器是一种日常锻炼进度监控器，可以计算人们行走的步数、估计人们行走的距离、计算运动所消耗的卡路里，方便人们随时监控自己的健身强度、运动水平和新陈代谢。

由于不是每一个人的手臂在晃动的时候都能时刻保持同一的姿势，导致运动手环在运动检测方面往往需要一段时间根据用户习惯进行调整。同时，不同使用者的运动规律不同或者运动幅度的大小不同，从而现有的计步器存在误判导致计步精确度很低的问题。

发明内容

本发明提供了一种耳机，用于有效解决现有计步器计步精度差的问题。

本发明提供的耳机，包括:

休眠激活选择单元、手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元、蓝牙单元和微控制单元；

所述休眠激活选择单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送激活信号，以激活所述微控制单元的所有功能，或者发送休眠信号，以关闭微控制单元的所有功能；

所述微控制单元用于被激活后，根据激活信号生成激活指令，并通过串行总线向所述手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向所述蓝牙单元发送所述激活指令，以激活所述手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和蓝牙单元的所有功能；

所述手势控制单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送控制信号，并由所述微控制单元根据所述控制信号，生成控制指令；

所述心率检测单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送被检测者的心率数据；

所述运动检测单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送被检测者的运动数据；

所述蓝牙单元用于通过异步收发传输接口与所述微控制单元进行数据传输；

所述运动检测单元包括：

处理子单元，用于对所获取的用户运动时的3轴加速度进行矢量处理，得到处理加速度；

确定子单元，用于获取预设周期内的所述处理加速度最值的差值，并根据所述差值确定当前时间窗口范围；

第一判断子单元，用于依次判断所述处理加速度中是否存在连续的至少三个所述处理加速度成依次减小趋势；

计时子单元，用于以所述连续的至少三个处理加速度中的第一个处理加速度所对应的采集时间作为步伐起始时刻；

第二判断子单元，用于依次判断连续两个步伐起始时刻的时间差值是否落入所述当前时间窗口范围内；

计数子单元，用于当连续两个步伐起始时刻的时间差值落入所述当前时间窗口范围时，步伐计数加1。

可选的，

所述手势控制单元具有传感器按键，所述传感器按键包括对应配置在所述手势控制单元五个接口上的电容传感器。

可选的，

所述心率检测单元用于检测调制数据，并根据调制数据结合预定算法计算得到心率数据，所述调制数据由被检测者的心脏收缩和扩张时流经血管血量的变化对光产生的调制产生。

可选的，

所述休眠激活选择单元包括红外发光二极管和检测器；

所述检测器用于检测所述红外发光二极管发出的光经遮挡物反射后的反射光的光学参数，并判断所述光学参数是否在预定范围内；若是则生成激活信号；否则生成休眠信号。

可选的，

所述微处理单元还用于通过串行外接接口与TF卡之间进行数据传输。

可选的，

所述耳机还包括电源、电源管理单元和充电单元；

所述电源用于提供电能；

所述电源管理单元用于监控用电情况；

所述充电单元用于为所述电源充电。

可选的，

所述耳机还包括降噪单元，用于生成与外界噪音相等的反向波形。

可选的，

红外发光二极管和检测器之间的距离不大于1毫米。

本发明还提供了一种耳机系统，包括：

主耳机和从耳机；

所述主耳机包括休眠激活选择单元、第一蓝牙单元、第一手势控制单元、第一微控制单元和第一通讯单元；

所述第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与所述第一微控制单元进行数据传输；

所述从耳机包括第二蓝牙单元、第二手势控制单元、第二微控制单元、运动检测单元、心率检测单元和第二通讯单元；

所述第二通讯单元用于通过异步收发传输接口与所述第二微控制单元之间进行数据传输；

所述第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与所述第二通讯单元进行数据传输。

可选的，

所述休眠激活选择单元用于通过串行总线向所述第一微控制单元发送所述激活信号，以激活所述第一微控制单元的所有功能，或者发送所述休眠信号，以关闭所述第一微控制单元的所有功能；

所述第一微控制单元用于被激活后，根据所述激活信号生成激活指令，并通过异步收发传输接口向所述第一通讯单元发送所述激活指令；

所述第一通讯单元用于向所述第二通讯单元发送所述激活指令；

所述第二通讯单元用于通过异步收发传输接口向所述第二微控制单元发送所述激活指令，用以激活所述第二微控制单元的所有功能；

所述第二微控制单元用于被激活后，通过串行总线向第二手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向第二蓝牙单元发送所述激活指令，用以激活第二手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和第二蓝牙单元的所有功能。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明中，当使用者在行进过程中时，运动检测单元中处理子单元首先用于对所获取的用户运动时的3轴加速度进行矢量处理，得到处理加速度；接着，确定子单元，用于获取预设周期内的所述处理加速度最值的差值，并根据所述差值确定当前时间窗口范围，接着第一判断子单元依次判断所述处理加速度中是否存在连续的至少三个所述处理加速度成依次减小趋势，若是，则由计时子单元以所述连续的至少三个处理加速度中的第一个处理加速度所对应的采集时间作为步伐起始时刻；否则，由第二判断子单元依次判断连续两个步伐起始时刻的时间差值是否落入所述当前时间窗口范围内；当连续两个步伐起始时刻的时间差值落入所述当前时间窗口范围时，计数子单元将步伐计数加1。因此，本发明通过依据用户自身运动规律周期性调整时间窗口的方式，使得步伐判断更准确以提高计步器的精确度。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种耳机，用于有效解决现有计步器计步精度差的问题。

本发明实施例提供的耳机，包括:

休眠激活选择单元、手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元、蓝牙单元和微控制单元；

休眠激活选择单元用于通过串行总线向微控制单元发送激活信号，以激活微控制单元的所有功能，或者发送休眠信号，以关闭微控制单元的所有功能；

微控制单元用于被激活后，根据激活信号生成激活指令，并通过串行总线向手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向蓝牙单元发送激活指令，以激活手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和蓝牙单元的所有功能；

手势控制单元用于通过串行总线向微控制单元发送控制信号，并由微控制单元根据控制信号，生成控制指令；

心率检测单元用于通过串行总线向微控制单元发送被检测者的心率数据；

运动检测单元用于通过串行总线向微控制单元发送被检测者的运动数据；

蓝牙单元用于通过异步收发传输接口与微控制单元进行数据传输；

所述运动检测单元包括：

处理子单元，用于对所获取的用户运动时的3轴加速度进行矢量处理，得到处理加速度；

确定子单元，用于获取预设周期内的所述处理加速度最值的差值，并根据所述差值确定当前时间窗口范围；

第一判断子单元，用于依次判断所述处理加速度中是否存在连续的至少三个所述处理加速度成依次减小趋势；

计时子单元，用于以所述连续的至少三个处理加速度中的第一个处理加速度所对应的采集时间作为步伐起始时刻；

第二判断子单元，用于依次判断连续两个步伐起始时刻的时间差值是否落入所述当前时间窗口范围内；

计数子单元，用于当连续两个步伐起始时刻的时间差值落入所述当前时间窗口范围时，步伐计数加1。

本发明实施例中，当使用者在行进过程中时，运动检测单元中处理子单元首先用于对所获取的用户运动时的3轴加速度进行矢量处理，得到处理加速度；接着，确定子单元，用于获取预设周期内的所述处理加速度最值的差值，并根据所述差值确定当前时间窗口范围，接着第一判断子单元依次判断所述处理加速度中是否存在连续的至少三个所述处理加速度成依次减小趋势，若是，则由计时子单元以所述连续的至少三个处理加速度中的第一个处理加速度所对应的采集时间作为步伐起始时刻；否则，由第二判断子单元依次判断连续两个步伐起始时刻的时间差值是否落入所述当前时间窗口范围内；当连续两个步伐起始时刻的时间差值落入所述当前时间窗口范围时，计数子单元将步伐计数加1。因此，本发明通过依据用户自身运动规律周期性调整时间窗口的方式，使得步伐判断更准确以提高计步器的精确度。

下面对本发明中的耳机实施例进一步说明：

手势控制单元具有传感器按键，传感器按键包括对应配置在手势控制单元五个接口上的电容传感器。传感器按键可以实现单击、双击、三击、长按以及左右滑动功能。从而对音乐播放进行操作，比如左手在面板上向前滑动，则切换播放下一首歌曲，在面板上向后滑动，则切换上一首歌曲，向上滑动增加音量，向下滑动减少音量，轻触面板切换播放或停止等。

需要说明的是置电容式传单器，具有一流降噪和防水性，从而该使耳机一方面进一步增强降噪效果，另一方面进一步增强防水效果。

下面对本发明中的耳机实施例进一步说明：

心率检测单元用于检测调制数据，并根据调制数据结合预定算法计算得到心率数据，调制数据由被检测者的心脏收缩和扩张时流经血管血量的变化对光产生的调制产生。

运动检测单元用于检测三轴运动数据，并根据三轴运动数据结合预定算法计算被检测者的运动数据，包括步数、距离、加速度和卡路里。

需要说明的是，微控制单元能够将上述心率数据和运动数据进行密集型算法计算，从而会过滤掉由运动引起的虚假的心跳PPG信号，保持高精确性。

下面对本发明中的耳机实施例进一步说明：

微处理单元还用于通过串行外接接口与TF卡之间进行数据传输。现有的耳机都没有插接TF的功能，通过提供微处理单元与TF卡通讯，有效解决了耳机在本地无法播放音频的问题。TF中可以任意存放音频文件。可解码类型包括但不限于SBC、MP3、AAC、aptX或APT-XLow Latency。

下面对本发明中的耳机实施例进一步说明：

耳机还包括电源、电源管理单元和充电单元；电源用于提供电能；电源管理单元用于监控用电情况；充电单元用于为电源充电。从而方便充电以及提高续航能力。

耳机还包括降噪单元，用于生成与外界噪音相等的反向波形。从而有效主动降噪。

下面对本发明中的耳机实施例进一步说明：

休眠激活选择单元包括红外发光二极管和检测器；

检测器用于检测红外发光二极管发出的光经遮挡物反射后的反射光的光学参数，并判断光学参数是否在预定范围内；若是则生成激活信号；否则生成休眠信号。

本实施例中，当用户将耳机从耳朵里取出后，耳机的休眠激活选择单元判断此时的光学参数不在预定范围内，则生成休眠信号；休眠激活选择单元通过串行总线向微控制单元发送休眠信号，以关闭微控制单元的所有功能，其余单元与微控制单元失去通信后也处于休眠状态。从而关闭了耳机的所有功能，此时耳机消耗的电量很少。当用户将耳机重新放入耳朵后，耳机的休眠激活选择单元判断此时的光学参数在预定范围内，则生成激活信号，休眠激活选择单元通过串行总线向微控制单元发送激活信号；微控制单元用于被激活后，根据激活信号生成激活指令，并通过串行总线向手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向蓝牙单元发送激活指令，以激活手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和蓝牙单元的所有功能。本发明在不影响耳机任何使用功能的前提下，有效解决了当耳机在不使用时处于开机状态下电量消耗大的问题。

下面对本发明中的耳机实施例进一步说明：

红外发光二极管和检测器之间的距离不大于1毫米。从而进一步减少了集成芯片的体积，进而为进一步缩小耳机体积提供了可能。该光学结构中发射器及传感器顶端的透镜以及它们之间的光屏障能够使由于显示屏玻璃盖表面反射造成的光串扰降至最低。偏移自动调整功能消除了接近传感计算中光学串扰的影响。根据环境光自动进行消减的特性进一步增强了设备接近测量的准确性。测量能力高达100毫米，可以与激光解决方案相媲美。

本发明实施例还提供了一种耳机系统，包括：

主耳机和从耳机；

主耳机包括休眠激活选择单元、第一蓝牙单元、第一手势控制单元、第一微控制单元和第一通讯单元；

第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与第一微控制单元进行数据传输；

从耳机包括第二蓝牙单元、第二手势控制单元、第二微控制单元、运动检测单元、心率检测单元和第二通讯单元；

第二通讯单元用于通过异步收发传输接口与第二微控制单元之间进行数据传输；

第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与第二通讯单元进行数据传输。

本实施例中，由于第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与第二通讯单元进行数据传输。从而避免了主耳机和从耳机通过蓝牙传输协议进行数据通信。有效解决现有蓝牙耳机普遍存在的不稳定以及受环境干扰的问题。

休眠激活选择单元用于通过串行总线向第一微控制单元发送激活信号，以激活第一微控制单元的所有功能，或者发送休眠信号，以关闭第一微控制单元的所有功能；

第一微控制单元用于被激活后，根据激活信号生成激活指令，并通过异步收发传输接口向第一通讯单元发送激活指令；

第一通讯单元用于向第二通讯单元发送激活指令；

第二通讯单元用于通过异步收发传输接口向第二微控制单元发送激活指令，用以激活第二微控制单元的所有功能；

第二微控制单元用于被激活后，通过串行总线向第二手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向第二蓝牙单元发送激活指令，用以激活第二手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和第二蓝牙单元的所有功能。

主耳机与从耳机之间的激活和唤醒与前述方案相近似，因此不做赘述。

需要说明的是，上述单元在实际应用中的选择包括但不限于如下芯片的组合搭配：

LPC54114、TMD2620、AS7000、CY8C4014、MMA9555L、CSR8670和NFMI-NXH2280。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种耳机，其特征在于，包括:

休眠激活选择单元、手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元、蓝牙单元和微控制单元；

所述休眠激活选择单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送激活信号，以激活所述微控制单元的所有功能，或者发送休眠信号，以关闭微控制单元的所有功能；

所述微控制单元用于被激活后，根据激活信号生成激活指令，并通过串行总线向所述手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向所述蓝牙单元发送所述激活指令，以激活所述手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和蓝牙单元的所有功能；

所述手势控制单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送控制信号，并由所述微控制单元根据所述控制信号，生成控制指令；

所述心率检测单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送被检测者的心率数据；

所述运动检测单元用于通过串行总线向所述微控制单元发送被检测者的运动数据；

所述蓝牙单元用于通过异步收发传输接口与所述微控制单元进行数据传输；

所述运动检测单元包括：

处理子单元，用于对所获取的用户运动时的3轴加速度进行矢量处理，得到处理加速度；

确定子单元，用于获取预设周期内的所述处理加速度最值的差值，并根据所述差值确定当前时间窗口范围；

第一判断子单元，用于依次判断所述处理加速度中是否存在连续的至少三个所述处理加速度成依次减小趋势；

计时子单元，用于以所述连续的至少三个处理加速度中的第一个处理加速度所对应的采集时间作为步伐起始时刻；

第二判断子单元，用于依次判断连续两个步伐起始时刻的时间差值是否落入所述当前时间窗口范围内；

计数子单元，用于当连续两个步伐起始时刻的时间差值落入所述当前时间窗口范围时，步伐计数加1。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述手势控制单元具有传感器按键，所述传感器按键包括对应配置在所述手势控制单元五个接口上的电容传感器。

3.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述心率检测单元用于检测调制数据，并根据调制数据结合预定算法计算得到心率数据，所述调制数据由被检测者的心脏收缩和扩张时流经血管血量的变化对光产生的调制产生。

4.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述休眠激活选择单元包括红外发光二极管和检测器；

所述检测器用于检测所述红外发光二极管发出的光经遮挡物反射后的反射光的光学参数，并判断所述光学参数是否在预定范围内；若是则生成激活信号；否则生成休眠信号。

5.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述微处理单元还用于通过串行外接接口与TF卡之间进行数据传输。

6.根据权利要求1所述的一种耳机，其特征在于，

所述耳机还包括电源、电源管理单元和充电单元；

所述电源用于提供电能；

所述电源管理单元用于监控用电情况；

所述充电单元用于为所述电源充电。

7.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述耳机还包括降噪单元，用于生成与外界噪音相等的反向波形。

8.根据权利要求7所述的耳机，其特征在于，

红外发光二极管和检测器之间的距离不大于1毫米。

9.一种应用如权利要求1至8中任一项所述耳机组成的耳机系统，其特征在于，包括：

主耳机和从耳机；

所述主耳机包括休眠激活选择单元、第一蓝牙单元、第一手势控制单元、第一微控制单元和第一通讯单元；

所述第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与所述第一微控制单元进行数据传输；

所述从耳机包括第二蓝牙单元、第二手势控制单元、第二微控制单元、运动检测单元、心率检测单元和第二通讯单元；

所述第二通讯单元用于通过异步收发传输接口与所述第二微控制单元之间进行数据传输；

所述第一通讯单元用于通过异步收发传输接口与所述第二通讯单元进行数据传输。

10.根据权利要求9所述的耳机系统，其特征在于，

所述休眠激活选择单元用于通过串行总线向所述第一微控制单元发送所述激活信号，以激活所述第一微控制单元的所有功能，或者发送所述休眠信号，以关闭所述第一微控制单元的所有功能；

所述第一微控制单元用于被激活后，根据所述激活信号生成激活指令，并通过异步收发传输接口向所述第一通讯单元发送所述激活指令；

所述第一通讯单元用于向所述第二通讯单元发送所述激活指令；

所述第二通讯单元用于通过异步收发传输接口向所述第二微控制单元发送所述激活指令，用以激活所述第二微控制单元的所有功能；

所述第二微控制单元用于被激活后，通过串行总线向第二手势控制单元、心率检测单元和运动检测单元发送激活指令，再通过异步收发传输接口向第二蓝牙单元发送所述激活指令，用以激活第二手势控制单元、心率检测单元、运动检测单元和第二蓝牙单元的所有功能。