CN108389588A - 一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法 - Google Patents

一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法。所述装置由单片机控制系统、触摸感应系统，语音感应系统和通讯采集系统构成，单片机控制系统分别与触摸感应系统、语音感应系统和通讯采集系统相连。单片机控制系统接收触屏模块输入信号，发送信息给语音控制单元；触屏模块接收设置唤醒时间，传输给单片机控制系统；单片机控制系统获取当前时间t，进行所在阈值判断并通过采集输入信号的频率进行分析计算调节。本发明具有自我判断的功能，同时还具有报警功能，当用户发出特定报警语音或按压触摸片达到一定压力时，语音控制单元或触摸检测单元发送信息给单片机控制系统，单片机控制系统驱动声音提示模块发出高音鸣叫，起到报警作用。

Description

一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法。
背景技术
闹钟是人们在睡眠中经常会接触的物体。一般的闹钟只具有设定时间，到时提醒及夜光等简单功能。但是随着智能化的提升，对闹钟这个在30%时间内都伴随着我们的装置，也需要进行智能化改变。在快节奏的生活中，人们用脑的时间越来越多，睡眠的质量越来越低，常常出现入睡困难，睡眠浅，醒了就很难再睡着等睡眠障碍问题。不同于正常人的到时提醒才从睡眠状态中醒来，睡眠焦虑者或大脑皮层较活跃的浅睡眠者，在即使上了闹钟的情况下，或者没有上闹钟的时候，还是会惶惶不安时间是不是到了，但是强迫睁开眼睛，开灯或者拿出闹钟看时间后，再继续睡觉，就比较难睡着。
在相关现有技术中，部分改良的闹钟会使用语音提示或者背灯文字提示效果。但是，部分浅睡眠焦虑者，并不想知道现在的时间，也不想听到声音，他们只想在不破坏原来较浅的睡眠状态时，能通过闹钟知道预定时间和现在的时间是否接近，图个安心。
在相关现有技术中，会使用移动装置上的闹钟功能作为提醒，但是据研究表明，移动装置的辐射性，在距离人体头部较近的地方可能会影响睡眠质量，因此不适合睡眠障碍人群使用。但如果避免辐射，把其放在较远的地方，当来电或者闹钟响起来时，从床上爬起来去接或者关掉闹钟，会彻底破坏睡眠质量，带来痛苦体验。
此外，睡眠障碍人群有亚健康的隐患，如果独自睡觉，夜晚出现身体突发状况，手机又远离枕边时，闹钟是可以依靠的最近“工具”。
因此开发一款更加智能贴心的闹钟，采用更加智能的策略，减轻有睡眠问题人群的获取时间，接电话及发病报警等问题成为这个设计的主要亮点。
发明内容
为克服存在问题，本发明的目的之一提供一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置”，本发明的目的之二提供一种基于智能控制装置的控制方法。
为实现本发明的目的，本发明的技术方案是：所述的“一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置”由单片机控制系统、触摸感应系统，语音感应系统和通讯采集系统构成，其中单片机控制系统分别与触摸感应系统、语音感应系统和通讯采集系统相连。
所述的触摸感应系统由触摸感应片，触摸检测单元、触屏模块组成，触摸感应片与触摸检测单元相连，触摸检测单元与单片机控制系统相连，同时触屏模块与单片机控制系统相连。
所述的语音感应系统由麦克风、语音滤波单元、语音控制单元、语音存储单元以及声音提示模块组成，其中麦克风与语音滤波单元、语音控制单元相连；语音滤波单元与语音控制单元、语音存储单元以及麦克风相连；语音控制单元与单片机控制系统相连；声音提示模块单独与单片机控制系统相连。
所述的通讯采集系统由蓝牙接收器、信号处理单元组成，蓝牙接收器与信号处理单元、单片机控制系统相连，同时信号处理单元与单片机控制系统以及蓝牙接收器相连。信号处理单元与单片机控制系统相连后，用户需要接听电话时，信号处理单元可通过单片机控制系统调用麦克风和声音提示模块。
本发明具体的控制方法是：
1）单片机控制系统接收触屏模块输入信号，发送信息给语音控制单元，开启麦克风，采集用户输入声音，输入语音滤波单元；语音滤波单元提取用户音色和音高的几个关键特征，将其存入语音存储单元；如触屏模块有其他报警语音输入请求，单片机控制系统控制语音控制单元开启麦克风，采集用户输入语音，存入语音存储单元。
2）触屏模块接收设置的唤醒时间，传输给单片机控制系统，单片机控制系统根据设置的唤醒时间和当前的时间相减得出总睡眠时间段T，并按顺序选取5:3:2的三段位时间，作为预设的浅睡时段T1和深睡时段T2和唤醒时段NEM时段T3；语音感应系统中的麦克风采集的声音信号经过语音滤波单元送入语音控制单元；语音控制单元将语音存储单元中的语音特征和采集的声音进行比对，比对成功则将检测的语音和存储单元中的预设报警语音进行比对，比对成功，发送信号给单片机控制系统，驱动声音提示模块发出报警声；触摸感应系统中的触摸感应片将手触摸的脉冲信号送入触摸检测单元，触摸检测单元发送信号给单片机控制系统，当触摸压力大于正常范围时，单片机控制系统驱动声音提示模块发出报警声。
3）单片机控制系统获取当前时间t，进行所在阈值判断：当时间处于浅睡时段T1内，浅睡时段计数器C1加1，单片机控制系统不驱动声音提示模块；当前的时间处于深睡时段T2内，深睡时段计数器C2加1，单片机控制系统驱动声音提示模块播放轻柔微小的短暂提示音；当前的时间处于NEM时段T2内时，单片机控制系统驱动声音提示模块播放较大声的音乐。预设时段T1，T2，T3可以通过采集输入信号的频率进行分析计算调节。
所述的分析计算是指：当浅睡时段计数器C1等于3时，单片机控制系统根据当前时间t与浅睡时段上限，计算得到剩余时间量θ1，对θ1计算获得浅睡时间增量△T1（△T1=T3*θ1/T1），延长浅睡时段，同样下个时段向后顺延相同增量；当深睡时段计数器C2大于等于3时，为保证用户情绪舒畅，单片机控制系统驱动声音提示模块改播放安神助眠声音，缓解用户紧张。
4）蓝牙接收器将通信来电触发信号发送给单片机控制系统，单片机控制系统驱动声音提示模块发出声音，触屏模块将输入信号发送给单片机控制系统，根据信号选择是否允许信号处理单元通过单片机控制系统调用麦克风和声音提示模块。
本发明提供的睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法，具有自我判断的功能，如果在深睡时段内询问次数达到3次以上次数，闹钟判断该用户属于主观性失眠状态，肝气郁结，容易抑郁。本发明控制方法为一类睡眠障碍人群提供更为人性智能的报时及报警等功能，提高生活质量，为未来智能医疗提供方向。本装置还具有报警功能，当用户发出特定报警语音或按压触摸片达到一定压力时，语音控制单元或触摸检测单元发送信息给单片机控制系统，单片机控制系统驱动声音提示模块发出高音鸣叫，起到报警作用。
附图说明
图1是本发明所述的一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能装置原理示意图。
图2是本发明所述的一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能装置各系统相关模块连接图。
图3是本发明所述的初始化程序流程图。
图4是本发明所述的设置及输入检测程序流程图。
图5是本发明控制服务程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1中，由单片机控制系统、触摸感应系统，语音感应系统和通讯采集系统构成，其中单片机控制系统分别与触摸感应系统、语音感应系统和通讯系统相连。
图2中，触摸感应系统中触摸感应片与触摸检测单元相连，触摸检测单元与单片机控制系统相连，同时触屏模块与单片机控制系统相连。
语音感应系统中麦克风与语音滤波单元、语音控制单元相连；语音滤波单元与语音控制单元、语音存储单元以及麦克风相连；语音控制单元与单片机控制模块相连；声音提示模块单独与单片机控制模块相连。
通信模块中蓝牙接收器依次与信号处理单元、单片机控制系统相连，同时信号处理单元与单片机控制系统相连。
为了进一步说明本发明的具体实施，结合图3、图4、图5所示的流程图，对应用本发明所述的闹钟智能控制方法作具体描述，包括以下步骤：
步骤301：单片机控制系统接收触屏模块输入信号，发送信息给语音控制单元，开启麦克风，采集用户输入声音，输入语音滤波单元，进入步302；
步骤302：语音滤波单元提取用户音色和音高的几个关键特征，将其存入语音存储单元;
步骤303：检查触屏模块是否有其他报警语音输入请求，如果有就执行步骤304，如果没有就执行设置程序步骤305；
步骤304：语音控制单元，开启麦克风，采集用户输入语音，存入语音存储单元；
步骤305：退出；
步骤401：通过触屏模块接收设置的唤醒时间，输入单片机控制系统，并对内部计数器和定时器初始化，然后执行步骤402；
步骤402：根据设置的唤醒时间和当前的时间相减得出总睡眠时间段T，执行步骤403；
步骤403：按顺序选取5:3:2的三段位时间，作为预设的浅睡时段T1和深睡时段T2和唤醒时段NEM时段T3，设置步骤结束，进入输入检测程序步骤411；
步骤411：麦克风采集声音信号经过语音滤波单元送入语音控制单元，然后执行步骤412；
步骤412：语音控制单元将语音存储单元中的语音特征和采集的声音进行比对，比对成功则进入步骤413；
步骤413：语音控制单元将检测的语音和存储单元中的预设报警语音进行比对，比对成功，进入步骤414，比对失败进入步骤501；
步骤414：发送信号给单片机控制系统，驱动声音提示模块发出报警声；
步骤415：触摸感应片采集触摸信号，送入触摸检测单元
步骤427：根据采集的触摸信号判断是否为手触摸信号，如果否则执行步骤415，如果是进入步骤415；
步骤415：当检测触摸压力大于正常范围时，单片机控制系统驱动声音提示模块发出报警声，反之进入控制服务程序步骤501；
步骤501：单片机控制系统获取当前时间t；
步骤502： 进行所在阈值判断，如当前的时间处于浅睡时段T1内，则进入步骤503，否则进入步骤505；
步骤503：浅睡时段计数器C1+1，进入步骤504；
步骤504：检查C1是否等于3，如果不是，退出控制服务程序进入检测服务程序，如果是，进入步骤505；
步骤505：单片机控制系统根据当前时间t与浅睡时段上限，计算得到剩余时间量θ1，从而计算出浅睡时间增量△T1（△T1=T3*θ1/T1），延长浅睡时段和深睡时段，压缩唤醒时段NEM；
步骤506：如果当前的时间处于深睡时段T2内，则进入步骤507，否则进入步骤511；
步骤507：深睡时段计数器C2+1，进入步骤508；
步骤508：检查C2是否等大于等于3，如果不是，进入步骤509，如果是，进入步骤510；
步骤509：单片机控制系统驱动声音提示模块播放轻柔微小的短暂提示音；
步骤510：单片机控制系统驱动声音提示模块改播放安神助眠声音
步骤511：当前的时间处于NEM时段T2内时，单片机控制系统驱动声音提示模块播放较大声的音乐。

Claims (5)

1.一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法，其特征在于：
（1）所述装置由单片机控制系统、触摸感应系统，语音感应系统和通讯采集系统构成，其中单片机控制系统分别与触摸感应系统、语音感应系统和通讯采集系统相连：
（2）所述控制方法如下：
1）的单片机控制系统接收触屏模块输入信号，发送信息给语音控制单元，开启麦克风，采集用户输入声音，输入语音滤波单元；语音滤波单元提取用户音色和音高的几个关键特征，将其存入语音存储单元；如触屏模块有其他报警语音输入请求，单片机控制系统控制语音控制单元开启麦克风，采集用户输入语音，存入语音存储单元；
2）触屏模块接收设置的唤醒时间，传输给单片机控制系统，单片机控制系统根据设置的唤醒时间和当前的时间相减得出总睡眠时间段T，并按顺序选取5:3:2的三段位时间，作为预设的浅睡时段T1和深睡时段T2和唤醒时段NEM时段T3；语音感应系统中的麦克风采集的声音信号经过语音滤波单元送入语音控制单元；语音控制单元将语音存储单元中的语音特征和采集的声音进行比对，比对成功则将检测的语音和存储单元中的预设报警语音进行比对，比对成功，发送信号给单片机控制系统，驱动声音提示模块发出报警声；触摸感应系统中的触摸感应片将手触摸的脉冲信号送入触摸检测单元，触摸检测单元发送信号给单片机控制系统，当触摸压力大于正常范围时，单片机控制系统驱动声音提示模块发出报警声；
3）单片机控制系统获取当前时间t，进行所在阈值判断：当时间处于浅睡时段T1内，浅睡时段计数器C1加1，单片机控制系统不驱动声音提示模块；当前的时间处于深睡时段T2内，深睡时段计数器C2加1，单片机控制系统驱动声音提示模块播放轻柔微小的短暂提示音；当前的时间处于NEM时段T2内时，单片机控制系统驱动声音提示模块播放较大声的音乐，预设时段T1，T2，T3可以通过采集输入信号的频率进行分析计算调节；
4）蓝牙接收器将通信来电触发信号发送给单片机控制系统，单片机控制系统驱动声音提示模块发出声音，触屏模块将输入信号发送给单片机控制系统，根据信号选择是否允许信号处理单元通过单片机控制系统调用麦克风和声音提示模块。
2.根据权利要求1所述的一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法，其特征在于所述的触摸感应系统由触摸感应片，触摸检测单元、触屏模块组成，触摸感应片与触摸检测单元相连，触摸检测单元与单片机控制系统相连，同时触屏模块与单片机控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法，其特征在于所述的语音感应系统由麦克风、语音滤波单元、语音控制单元、语音存储单元以及声音提示模块组成，其中麦克风与语音滤波单元、语音控制单元相连；语音滤波单元与语音控制单元、语音存储单元以及麦克风相连；语音控制单元与单片机控制系统相连；声音提示模块单独与单片机控制系统相连。
4.根据权利要求1所述的一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法，其特征在于所述的通讯采集系统由蓝牙接收器、信号处理单元组成，蓝牙接收器与信号处理单元、单片机控制系统相连，同时信号处理单元与单片机控制系统以及蓝牙接收器相连，信号处理单元与单片机控制系统相连后，用户需要接听电话时，信号处理单元可通过单片机控制系统调用麦克风和声音提示模块。
5.根据权利要求1所述的一种针对睡眠障碍人群的闹钟智能控制装置及控制方法，其特征在于所述的分析计算是指：当浅睡时段计数器C1等于3时，单片机控制系统根据当前时间t与浅睡时段上限，计算得到剩余时间量θ1，对θ1计算获得浅睡时间增量△T1，△T1=T3*θ1/T1，延长浅睡时段，同样下个时段向后顺延相同增量；当深睡时段计数器C2大于等于3时，为保证用户情绪舒畅，单片机控制系统驱动声音提示模块改播放安神助眠声音，缓解用户紧张。
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