CN109286867A - 一种麦克风、终端及健身监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于智能设备领域，提供了一种麦克风、终端及健身监测系统，该麦克风包括：控制器及与控制器通信的声音拾取装置、生命体征数据采集装置、通信装置；声音拾取装置，用于拾取用户唱歌时的声音信号；生命体征数据采集装置，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将生命体征数据发送给控制器；控制器，用于接收生命体征数据，根据生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将能量消耗情况通过通信装置发送给终端。本发明的麦克风，不但具有声音拾取功能，可以给予用户真实直观的演唱体验，而且还能够使用户及时了解到其能量消耗情况，满足了想要通过唱歌以达到有效的减肥健身的用户的需求。

Description

一种麦克风、终端及健身监测系统

技术领域

本发明属于智能设备技术领域，尤其涉及一种麦克风、终端及健身监测系统。

背景技术

唱歌减肥法的基本呼吸方法是腹式呼吸法。充分利用腹部肌肉的收缩效果，促进新陈代谢，同时也可结实腹部的肌肉。使用腹式呼吸法的时候，横膈膜的活动可以调节空气的吸入和呼出量，脂肪分解时所需的氧气便能充分地被吸收，这些都有助脂肪的燃烧。

目前，随着卡拉ok的普及和流行，已经陆续出现了各式的家庭式KTV，人们即使足不出户也能在家里体验到在KTV唱歌的感受。且由于家庭式KTV的具有极大的便利性且成本低，同时可以很好地保护用户的个人隐私，人们未来会越来越多的趋向于在家里唱KTV，因此具有很大的潜在市场前景。另外，由于唱歌兼具休闲娱乐和健身等优点，因而受到广大休闲娱乐爱好者和健身爱好者，尤其是一些想要通过唱歌来达到健身目的的爱好者的追捧。

众所周知的，麦克风是KTV的最佳伴侣，用于收发声音，给予歌唱者一种更加直观真实的的演唱感受，从而达到更好的娱乐效果。

然而，现有的麦克风仅提具有收发声音的功能，仅能满足用户在KTV中的演唱体验，而无法满足想要通过唱歌以达到有效的减肥健身的用户的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种麦克风，旨在解决现有技术中的麦克风无法满足想要通过唱歌以达到有效的减肥健身的用户的需求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种麦克风，包括：控制器及与所述控制器通信的声音拾取装置、生命体征数据采集装置、通信装置；

所述声音拾取装置，用于拾取用户唱歌时的声音信号；

所述生命体征数据采集装置，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将所述生命体征数据发送给所述控制器；

所述控制器，用于接收所述生命体征数据，根据所述生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将所述能量消耗情况通过通信装置发送给终端。

本发明实施例还提供一种终端，所述终端，用于接收麦克风发送的能量消耗情况，并将所述能量消耗情况展示给用户。

本发明实施例还提供一种健身监测系统，包括：上述的麦克风，以及

上述的终端；

所述麦克风与终端通过无线方式通信。

本发明实施例提供的麦克风，除了设置有声音拾取装置外，还设有与之通信的控制器，以及与控制器通信的生命体征数据采集装置和通信装置；声音拾取装置可以用于拾取用户唱歌时的声音信号，给用户以真实直观的演唱感受；生命体征数据采集装置，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将该生命体征数据发送给控制器；控制器根据接收到的生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将计算结果通过通信装置发送给终端，以使用户可以通过终端及时查看并了解到当前唱歌消耗的能量状况，并进一步作为指导用户健身的参考指标，帮助用户更好地达到健身的目的，满足了想要通过唱歌以达到有效的减肥健身的用户的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种麦克风的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种生命体征数据采集装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种计算单元的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种心跳振动信号波形示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种控制器的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种健身监测系统结构示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种麦克风的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

为了进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式及其功效做详细说明。

本发明实施例提供的麦克风，通过声音拾取装置可以用于拾取用户唱歌时的声音信号，给用户以真实直观的演唱感受；生命体征数据采集装置，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将该生命体征数据发送给控制器；控制器可根据接收到的生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将计算结果通过通信装置发送给终端，以使用户可以通过终端及时查看并了解到当前唱歌消耗的能量状况，从而帮助用户更好地达到健身的目的，满足了想要通过唱歌以达到有效的减肥健身的用户的需求。

图1示出了本发明实施例提供的一种麦克风的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例提供了一种麦克风1，包括：控制器100及与所述控制器100通信的声音拾取装置200、生命体征数据采集装置300、通信装置400；

所述声音拾取装置200，用于拾取用户唱歌时的声音信号；

所述生命体征数据采集装置300，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将所述生命体征数据发送给所述控制器100；

所述控制器100，用于接收所述生命体征数据，根据所述生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将所述能量消耗情况通过通信装置400发送给终端2。

在本发明实施例中，控制器100可以是单片机，例如，80C51通用型单片机、51单片机等。本发明对于控制器的要求不是很高，一般的单片机即可满足控制需求，本领域技术人员可以灵活选用不同型号的控制器，在此不做限定。

在本发明的一个实施例中，声音拾取装置200包括声音处理单元和声音拾取单元，声音拾取单元用于拾取用户唱歌时发出的声音信号，并将其传输至声音处理单元，声音处理单元将接收到的声音信号进行处理，转化为控制器100能够识别的音频信号(如电信号或数字信号)，并将处理后的音频信号传输给控制器100。

作为本发明的实施例，控制器100可以与声音拾取装置200、生命体征数据采集装置和通信装置400集成一体设置，也可以是各个装置分别独立设置；或者是控制器100与通信装置400集成设置，声音拾取装置200与生命体征数据采集装置300分别独立设置。

优选的，上述各个装置分别独立设置，可以有效地避免各装置信号的干扰，提高信号传输的效率和准确性。

在本发明实施例中，通信装置400可为导线或者无线传感器。优选的，通信装置400为无线传感器，它的组成部件可封装在一个外壳内并安装在麦克风内部，在工作时，由麦克风内部的电源(如电池等)提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以将控制器100传输过来的信号传输给终端2。

在本发明实施例中，终端包括但不限于智能手机、iPad、PC机、平板电脑。

在本发明实施例中，通信装置400与终端2的通信方式包括但不限于WiFi、蓝牙、ZigBee。

本发明实施例提供的麦克风，通过声音拾取装置可以用于拾取用户唱歌时的声音信号，给用户以真实直观的演唱感受；生命体征数据采集装置，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将该生命体征数据发送给控制器；控制器可根据接收到的生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将计算结果通过通信装置发送给终端，以使用户可以通过终端及时查看并了解到当前唱歌消耗的能量状况，从而帮助用户更好地达到健身的目的，满足了想要通过唱歌以达到有效的减肥健身的用户的需求。

图2示出了本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明实施例中，上述控制器100包括：运动强度确定单元101和计算单元102。

运动强度确定单元101，用于根据所述生命体征数据确定用户唱歌时的运动强度。

在本发明实施例中，运动强度是指动作时用力的大小和身体的紧张程度，是决定运动负荷的主要因素之一。影响运动强度的因素主要有：练习的密度、练习的间歇时间、动作速度、练习所负的重量、要求投掷的距离、每次跳高的高度以及动作的难度和复杂性，然而，当人们在运动时，其身体会产生一系列的生命体征变化，如体温升高、血压上升、心率变化等。不同强度的运动往往对应着不同程度的生命体征变化。下面以心率变化的大小衡量运动强度的大小为例进行说明：一般而言，120次/分以下的运动量为小强度；120～150次/分的运动量为中等强度；150～180次/分的运动量为大强度。

通常小强度下呼吸模式保持不变，出汗很少；中等强度下运动10min即出汗，呼吸将加深、加快，但可以自由交谈而不费力；大强度下运动5min即出汗，呼吸明显加快，只能用短句交谈。

计算单元102，用于根据所述运动强度计算对应的能量消耗情况。

在本发明实施例中，结合上述实施例，一般地，不同的运动强度消耗人体的能量的值也会有所不同，若忽略个体的差异(如年龄、体重、代谢率等)，运动时的能量消耗值＝运动强度×运动持续时间。

结合图3，在本发明实施例中，在本发明实施例中，上述生命体征数据采集装置300包括心率传感器301和/或呼吸传感器302；生命体征数据包括心跳振动信号和/或呼吸信号。

人体的每次心跳，其体表都会有微小的电极变化，当用户手持麦克风唱歌时，心率传感器301通过捕捉到这些电极变化并经过算法就可以还原出心率跳动的频率。

本发明实施例中的呼吸传感器302可以是目前市售的可接触式感测器(如可穿戴的运动手环等)，或者是通过使用电容式感测等技术，或者监测呼吸运动的连续波(CW)雷达不需与人体直接接触的感测器。

在本发明实施例中，呼吸信号可狭义理解为呼吸频率信号。

在本发明实施例中，上述运动强度确定单元101包括判断模块。

判断模块，用于根据心跳振动信号和/或呼吸信号的振幅或周期大小判断用户唱歌时的运动强度。

在本发明实施例中，可预先设置单位时间内心跳振动信号和/或呼吸信号的振幅或者周期大小与运动强度一一对应的映射表。其中，映射表可以下表的形式进行设置：

单位时间内心跳振动信号的振幅大小	运动强度
		A～B	小
C～D	中
		D～E	大

结合图4，在本发明实施例中，上述计算单元102包括：系数运算模块1021和能量消耗运算模块1022。

系数运算模块1021，用于根据监测到用户唱歌时在规定期间内的心跳振动信号和/或呼吸信号以及用户输入的身体信息计算出用户唱歌时的能量消耗系数。

在本发明的实施例中，规定期间可以是1min、2min、5min不等。用户输入的身体信息包括但不限于年龄、身高、体重、性别。人体处于不同年龄段，在接受同等运动强度的运动时，身体所消耗的能量的多少也是有所差异的，尤其是老年人和年轻人的差异就更加明显。一般老年人的能量代谢水平普遍要差于年轻人，也就是说，同等运动强度的运动，对于老年人而言，消耗的能量值要小于年轻人。

在本发明实施例中，根据用户输入的上述身体信息可更加有针对性且准确地界定每个个体用户能量消耗大小，以便于更加准确地确定用户唱歌时的能量消耗系数。

能量消耗运算模块1022，用于根据所述能量消耗系数与所述运动强度所对应的卡路里消耗值计算出用户唱歌时所消耗的总能量。

在本发明的一个优选实施例中，可将系数运算模块1021监测用户随机选唱快、中、慢旋律的多首歌曲时在规定时间内的心跳振动信号和/或呼吸信号以及用户输入的身体信息分别计算出用户唱不同旋律的歌时的能量消耗系数。

示例性的，能量消耗系数、运动强度及卡路里消耗值的对应关系可设置如下表所示：

在本发明实施例中，例如，用户连续选唱了快中慢节奏歌曲各一首，其中快节奏歌曲的歌唱时间为6分钟，中等节奏歌曲的歌唱时间为4分钟，慢节奏歌曲的歌唱时间为3分钟，那么用户唱歌时所消耗的总能量＝a×6×g+b×4×h+c×3×k。

在本发明的另一优选实施例中，上述能量消耗运算模块1022，具体用于：分别计算心跳振动信号和/或呼吸信号的信号波形与其基准线形成的面积大小，将计算所得的各面积大小表示为各信号的信号大小；

根据心跳振动信号和/或呼吸信号对应的运动强度的采样区间的总和与各信号的信号大小的总和，计算出用户唱歌时所消耗的总能量。

在本发明的一个实施例中，分别计算心跳振动信号和呼吸信号的信号波形与其基准线所围成的各部分面积的大小。下面举例进行说明，如图5所示，分别计算波形LM、波形MP、波形PQ等与其基准线y所围成的面积大小，将计算所得的波形LM、波形MP、波形PQ等与基准线y所围成的面积大小表示为心跳振动信号波形在采样区间LM、MP、PQ等的信号大小。

在本发明实施例中，基本上每首歌曲都会有其副歌的高潮部分(节奏较快)和主歌的低音部分(节奏较慢)，所以当用户演唱到歌曲的不同节奏部分时，监测到所对应的信号波形大小也会不同，一般而言，节奏较快的部分信号波形较大，节奏较慢的部分信号波形较小。而不同波形大小则对应不同的运动强度，用户唱歌时所消耗的总能量可为唱不同节奏段时对应消耗的能量值的总和。例如，用户选唱的某首歌曲中包括快、中、慢节奏三个部分，每个节奏所对应的歌唱时间总和为1分钟、2分钟、1分钟，假设快、中、慢节奏所对应的运动强度所消耗的能量值分别为d、e、f，快、中、慢节奏所对应的能量消耗系数为a、b、c，那么，用户在唱完这首歌时所消耗的总能量＝1×d×a+2×e×b+1×f×c。

本发明实施例可以更加准确地反映出用户在歌唱时实际消耗的能量值，更有利于正确指导用户健身。

结合图6，在本发明实施例中，上述控制器100还包括存储单元103。

存储单元103，用于存储控制器100所需要得各种参数、运算式以及用户输入的身体信息。

在本发明的实施例中，各种参数包括与生命体征数据相对应的运动强度参数，根据心跳振动信号和/或呼吸信号的振幅或周期大小判断用户唱歌时的运动强度的判断阈值等；运算公式包括根据运动强度计算对应的能量消耗值的运算公式等；用户输入的身体信息包括身高、体重、年龄等。

本发明实施例还提供了一种终端，该终端，用于接收麦克风发送的能量消耗情况，并将所述能量消耗情况展示给用户。

在本发明实施例中，终端可以将接收到麦克风发送的能量消耗情况以图片、文字、语音或者视频等形式展示给用户，以使用户可以及时了解到当前唱歌所消耗的能量状况，便于及时调整健身方案，更好地达到健身的目的。

在本发明的一个优选实施例中，上述终端具体用于：根据所述能量消耗情况、用户录入的健身目标以及身体信息向用户推送相应的健身指导信息。例如，用户小夏录入的健身目标是减肥30斤；录入的身体信息是女，身高170cm，体重150斤；当前收到的能量消耗情况为唱歌3首，总能量消耗值为60卡路里；终端根据上述信息，向小夏推荐的健身指导信息可为每天持续唱歌xx分钟，优先选唱的曲目有xx，唱歌时用力的部位为xx，呼吸的频率为xx，配合饮食的搭配为xx，作息时间为xx等等。

本发明实施例通过接收到的能量消耗情况、用户录入的健身目标以及身体信息，综合评估后，向用户推荐合理的健身指导，可更好地帮助用户达到健身减肥的目的，提高了用户的体验。

结合图7，本发明实施例还提供了一种健身监测系统，包括：上述的麦克风1以及终端2；该麦克风与终端通过无线方式通信。其中，无线通信方式包括但不限于WiFi、蓝牙、红外线、ZigBee。

结合图8，本发明的麦克风1外部还设有一漏斗状导音器11，该漏斗状导音器11通过导音管12和两个耳塞13相连，其中导音管12为中空的导管。在唱歌时，用户手握漏斗状导音器11的外壁，将漏斗状导音器11的开口方向对准人的嘴部，两个耳塞13分别放入耳朵，即可进行歌唱。在唱歌期间，麦克风1拾取用户歌唱的声音，并将拾取的声音通过漏斗状导音器11、导音管12、耳塞13传达到人耳内，这样，用户即使在家庭唱歌，也不会将发出很大的声音，却又能让用户听到自己唱歌的声音，不但保持了唱KTV的愉悦享受，而且又不会干扰到左邻右舍。另外，本发明系统的制作成本低廉，适合推广应用，具有广阔的市场前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种麦克风，其特征在于，包括：控制器及与所述控制器通信的声音拾取装置、生命体征数据采集装置、通信装置；

所述声音拾取装置，用于拾取用户唱歌时的声音信号；

所述生命体征数据采集装置，用于采集用户唱歌时的生命体征数据，并将所述生命体征数据发送给所述控制器；

所述控制器，用于接收所述生命体征数据，根据所述生命体征数据计算出用户唱歌时的能量消耗情况，并将所述能量消耗情况通过通信装置发送给终端。

2.如权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述控制器包括：

运动强度确定单元，用于根据所述生命体征数据确定用户唱歌时的运动强度；

计算单元，用于根据所述运动强度计算对应的能量消耗情况。

3.如权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述生命体征数据采集装置包括心率传感器和/或呼吸传感器；

所述生命体征数据包括心跳振动信号和/或呼吸信号。

4.如权利要求3所述的麦克风，其特征在于，所述运动强度确定单元，包括：

判断模块，用于根据所述心跳振动信号和/或呼吸信号的振幅或周期大小判断用户唱歌时的运动强度。

5.如权利要求3所述的麦克风，其特征在于，所述计算单元包括：系数运算模块和能量消耗运算模块；

所述系数运算模块，用于根据监测到用户唱歌时在规定期间内的心跳振动信号和/或呼吸信号以及用户输入的身体信息计算出用户唱歌时的能量消耗系数；

所述能量消耗运算模块，用于根据所述能量消耗系数与所述运动强度所对应的卡路里消耗值计算出用户唱歌时所消耗的总能量。

6.如权利要求5所述的麦克风，其特征在于，所述能量消耗运算模块，具体用于：

分别计算所述心跳振动信号和/或呼吸信号的信号波形与其基准线形成的面积大小，将计算所得的各面积大小表示为各信号的信号大小；

根据所述心跳振动信号和/或呼吸信号对应的运动强度的采样区间的总和与所述各信号的信号大小的总和，计算出用户唱歌时所消耗的总能量。

7.如权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述控制器还包括:

存储单元，用于存储所述控制器所需要得各种参数、运算式以及用户输入的身体信息。

8.一种终端，其特征在于，所述终端，用于接收麦克风发送的能量消耗情况，并将所述能量消耗情况展示给用户。

9.如权利要求8所述的终端，其特征在于，所述终端具体用于：根据所述能量消耗情况、用户录入的健身目标以及身体信息向用户推送相应的健身指导信息。

10.一种健身监测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1~7任一项所述的麦克风，以及如权利要求8~9任一项所述的终端；

所述麦克风与终端通过无线方式通信。