CN111417042B - 一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，属于电子医疗器械领域，包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机的USB接口并可热插拔，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端；还通过智能终端连接云平台记录数据并进行异常提问提醒。本发明可有效解决非居家且需要重点跟踪人员的体温实时测量和监控的技术难题。相比于常用的耳温枪、额温枪、皮肤体温计等手动式体温测量装置，本发明可以实现自动的、连续的、实时的测量，同时还可以把测量结果实时传输到云端，便于云端的实时分析和监控。
Description
技术领域
本发明属于电子医疗器械领域，涉及一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统。
背景技术
出租车司机、公交车司机、导游等工作人员，他们的工作地点不断移动，且接触的人员很多，一旦发病，极容易造成大面积感染。因此，对这类工作人员进行实时的体温检测十分必要，对于预防疫情、遏制扩散、保护民生都具有重要意义。
目前测量体温的产品虽然很多，但这些产品往往需要手工操作才能获得准确的体温，如水银温度计、电子体温计、体温枪、耳温枪等。显然，用此类产品实现持续的体温测量，将会给被测人员带来极大的不便，甚至影响被测人的正常工作和生活。一些大型的红外测温仪可以对经过的人员自动测试体温，但这些设备体积大，价格昂贵，不适合个人随身携带。也有一些产品将温度传感器贴在皮肤表面，通过蓝牙方式将测量结果传递给手机，以实现实时监控。但皮肤表面温度变化较大，难以准确反映人体体内的温度，一般不作为医学上的体温依据。因此，用这种方式针对大量人员实时监测体温，存在误判和误警的可能。另外，这种贴在皮肤表面的传感器，需要不断充电和更换贴胶，使用较为不便，且增加了成本。根据医学研究，耳膜温度比腋下、口腔和皮肤处的温度更能准确代表人体体温。为此，一些发明 (CN201520373418.7、CN201721827963.4、CN201910330102.2、201720743532.2)提出将温度传感器集成到耳机本体内，在使用者听音的同时完成体温测量。但实际上，这种方式很难兼顾音质和体温测量的要求。这是因为，要准确测量耳膜温度，需要将温度传感器紧靠耳膜，或者不靠近耳膜但通过导波管将耳膜温度传递到温度传感器。如果将温度传感器放置在耳塞末端，对非入耳式耳机而言，温度传感器距离耳膜太远，对入耳式耳机而言，由于耳道很狭窄，耳塞末端的温度传感器将遮挡声波的传递，严重影响音质。如果将温度传感器放置在耳道外部，则需要导热管进行传递，该导波管同样会遮挡声波传递，影响音质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于利用骨传导耳机设计一种兼具无线耳机、实时耳温监测和实时健康预警功能的设计方案。本发明将耳温计作为无线耳机的配件使用，方便佩戴和摘取，也使得使用者可通同时感知耳机中的声音和环境声音。本发明还可以将所测数据通过智能手机或智能手环上传到云平台，有利于借助云平台进行大数据分析和研判。此外，云平台还可以将研判结果形成预警信息发送至检测对象的无线耳机，及时告警或做有序引导。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机内侧，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端。
进一步，所述无线耳机包括外壳，所述外壳内设有单片机、骨传导送话筒、无线传输模块、USB插座、充电电路以及电池，所述单片机分别连接骨传导送话筒、无线传输模块和USB插座，所述USB插座依次连接充电电路和电池，所述USB插座用于在连接外部电源适配器时，通过充电电路为电池充电；在连接上位机时，作为单片机的参数配置或固件升级接口；在装置正常工作时，作为与耳温计数据线相连的通信接口。
进一步，所述耳温计包括数字温度传感器、数据线和USB插头，所述数字温度传感器的测量结果以数字编码形式输出，数据接口为I2C或SMBUS。
进一步，所述USB插座和USB插头均包括4个引脚：电源引脚、D-引脚、D+引脚和接地引脚，并对应连接。
进一步，所述数字温度传感器包括4个引脚，分别是电源引脚VDD、时钟引脚SCL、数据引脚SDA和接地引脚GND；所述数字温度传感器与USB插头的引脚连接关系为：数字温度传感器的VDD引脚接USB插头电源引脚，数字温度传感器的SCL引脚接USB插头D- 引脚，数字温度传感器的SDA引脚接USB插头D+引脚，数字温度传感器的GND引脚接USB 插头接地引脚；所述数字温度传感器的SCL引脚通过第一电阻连接VDD引脚，所述SDA引脚通过第二电阻连接VDD引脚。
进一步，所述单片机包括ADC数模转换模块、USB device模块和至少3个通用端口，USB插座的电源引脚与第三电阻和二极管的负极相连，所述二极管的正极与所述电池的正极相连，所述二极管的正极也与电容的一个电极相连，电容的另一个电极接地，第四电阻的一端与第三电阻连接，另一端接地；第三电阻和第四电阻的公共连接端连接至单片机的输入端口，所述输入端口与单片机内部的ADC数模转换模块连接，USB插座的D-引脚连接USBDevice模块的D-引脚，USB插座的D+引脚连接USB Device模块的D+引脚，USB插座的接地引脚接地，同时，USB插座的引脚D-还连接单片机的第一通用引脚，USB插座的D+引脚还连接单片机的第二通用引脚，D-引脚通过第五电阻接地，D+引脚通过第六电阻与单片机的第三通用端口相连。
进一步，所述第一电阻和第二电阻为数字温度计输出接口的上拉电阻，取值在kΩ量级，典型值为4.7kΩ；电池的正极电压表示为V1，取值2.6～4.2V，电源引脚的电压表示为V2，输入端口的输入电压表示为V3，二极管的正向导通压降表示为Vd，电容为电池电压的滤波电容，为0.1μF～10μF，二极管的作用是阻挡V2反向为V1充电，Vd的典型值为0.7V；第三电阻和第四电阻的取值在kΩ数量级，第三电阻R3和第四电阻R4的关系满足：Vrn< 5*R4/(R3+R4)<Vrp，其中Vrp和Vrn分别为ADC的高参考电平和低参考电平，较优取值条件为5*R4/(R3+R4)＝(Vrn+Vrp)/2。第五电阻取值远大于第一电阻，典型值为47kΩ，第六电阻的取值为1.5kΩ。
进一步，还包括云平台，智能终端通过互联网、移动通信网络与云平台无线通信，传输温度数据。
进一步，设阈值电压Vt＝4*R4/(R3+R4)，操作方法包括以下步骤：
Step1：利用单片机的内置ADC检测输入端口的输入电压V3；
Step2：判断V3和Vt的关系，当USB插座没有线插入，或插入的是耳温计数据线时，USB插座电源引脚没有驱动电压，此时二极管正向导通，所以V2＝V1-Vd，知 V3＝V2*R4/(R3+R4)＝(V1-Vd)*R4/(R3+R4)<Vt，接下来执行Step3；
当插入的是充电线或USB数据线时，USB插座电源引脚的电压为4.5V以上，此时二极管反向截止，求得V3>4.5*R4/(R3+R4)>VT，接下来执行Step5；
Step3：禁用USB Device模块，配置第一通用引脚和第三通用引脚为输入模式，如果第一通用引脚的输入电平为低电压，则代表USB插座没有线插入，此时停止读取耳温计数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用；如果第一通用引脚的输入电平为高电平，则代表插入USB插座的是耳温计数据线，接下来执行Step4；
Step4：根据数字温度传感器的通信协议，配置第一通用引脚和第二通用引脚，以软件方式模拟I2C或SMBUS接口行为，从数字温度传感器中读出温度数据，该温度数据再进一步通过无线传输模块发送给智能终端，智能终端再进一步通过通信网络，将温度数据和时间、定位数据上传至云平台；在检测到体温数据过高或过低异常现象时，单片机驱动骨传导送话器发出提示音；云平台通过对上传的体温、位置、时间、心率等与健康相关数据的综合分析，及时判断出险情，并通过通信网络发送给智能终端，智能终端进一步将相关消息转化成提示音并通过无线传输模块发送给无线耳机，达到及时提醒用户的目的；
Step5：停止读取耳温计数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用；接下来，配置第三通用引脚输出低电平，间隔100毫秒以上，再配置第三通用引脚输出高电平，这个操作将强制启动外部USB Host对Usb Device模块的检测；接下来，在单片机程序中检测UsbDevice 模块的状态，若状态显示与外部Host连接成功，则代表插入USB插座的是USB数据线，装置转为与上位机通信模式，若状态显示与外部Host连接失败，则代表插入USB插座的是充电线，装置进入充电状态；
Step6：无论装置工作在何种模式，每间隔一定时间(典型值为1秒钟)，都重复执行上述操作，这样当插入USB插座的设备更换后，无论装置当前工作在何种模式，都能正确切换到新的工作模式，即，实现了连接设备的热插拔功能。
进一步，所述智能终端为智能手机或智能手环。
本发明的有益效果在于：
本发明将耳温计测试结果通过无线骨传导耳机传输给智能手机或智能手环，可有效解决非居家且需要重点跟踪人员的体温实时测量和监控的技术难题。相比于常用的耳温枪、额温枪、皮肤体温计等手动式体温测量装置，本发明可以实现自动的、连续的、实时的测量，同时还可以把测量结果实时传输到云端，便于云端的实时分析和监控。
本发明采用耳温作为体温依据，相比于现有的皮肤贴式的自动测量体温计，更能真实反映人的实际体温，有利于云端进行准确判定。
本发明将耳温计与骨传导耳机相结合，在占用人体的一个耳道进行测温的同时，被测人员另外一个耳道仍然能够听取环境声音，同时还可通过骨传导耳机收听智能手机或智能手环的声音，避免了耳温测量过程中被测人员无法有效感知其他声音的问题。
本发明所设计的耳温计支持从无线耳机上热插拔，相比于现有的皮肤贴式的自动测量体温计，可随时佩戴和摘取，也减少了不断更换皮肤贴所带来的耗材成本。
本发明测温部分采用数字温度传感器，其测量结果一般为16位，在-20℃到50℃的范围内精度可达±0.1℃，相比于现有的非接触式的体温计，测量精度更高。
本发明所设计的耳温计电路仅包含数字温度传感器和2个电阻。数字温度传感器的尺寸一般不超过4平方毫米，电阻可焊接在数字温度传感器背面，则耳温计电路板的尺寸不会超过5平方毫米，较小的尺寸有利于降低耳温计机械部分的设计难度，也有利于减小耳温计探头的重量，降低佩戴的不适感。数字温度传感器的工作电流一般在100微安左右，且采用周期测量而非连续测量方式，总体电路功耗不会超过0.4mW，不会显著增加无线耳机的功耗。同时，耳温计由无线耳机供电，相比于现有的皮肤贴式的自动测量体温计，减少了电池成本，也省去了充电操作。
本发明在检测到体温异常时，可自动通过骨传导送话器发出警示音提醒用户。同时，本发明可将所测的体温和其他相关数据上传至云平台，便于借助云平台进行大数据分析和研判，研判结果可通过智能手机或智能手环，定向的播放到指定对象的无线耳机中。而现有的皮肤贴式的自动测量体温计只能收集数据，无法自动提醒用户。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明所述兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统结构示意图；
图2为本发明所述耳温计内部电路示意图；
图3为无线耳机与耳温计通信电路示意图。
附图标记：1-无线骨传导耳机、2-耳温计、3-具备蓝牙功能的智能手机、4-具备蓝牙功能的智能手环、5-用于收集体温数据的云平台、11-无线耳机内的单片机、12-无线耳机的USB 插座、13-无线耳机的充电电路、14-无线耳机的内置电池、15-无线耳机的骨传导送话器、21- 连接无线耳机和耳温计的数据线、111-单片机11内的ADC模块、112-单片机11的通用输入输出引脚、113-单片机11的通用输入输出引脚、114-单片机11的通用输入输出引脚、115- 单片机11与内部ADC111相连的输入引脚、121-USB插座12的电源引脚、122-USB插座12 的D-引脚、123-USB插座12的D+引脚、124-USB插座12的GND引脚、141-无线耳机1内置电池的正极、22-耳温计2的数据接口、221-数据接口22的电源引脚、222-数据接口22的 D-引脚、223-数据接口22的D+引脚、224-数据接口22的GND引脚、23-数字温度传感器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供一种兼具无线耳机、实时耳温监测和实时健康预警功能的设计方案，如图1 所示。系统的组成包括：无线骨传导耳机1、耳温计2、智能手机3、智能手环4和云平台5，其中智能手机3和智能手环4可以只包含其中一种，也可以二者都包含。无线耳机1采用骨传导方式，佩戴在耳朵外部，不入耳。耳温计2用来测量耳膜温度，需塞入耳道进行测试。耳温计2的测量结果通过数据线21连接至无线耳机1的USB插座12。智能手机3和智能手环4通过蓝牙与无线耳机1无线通信。智能手机3和智能手环4还通过互联网、移动通信网等通信网络与云平台5无线通信。
无线耳机1主要包括内置单片机11、USB插座12、充电电路13、内置电池14、骨传导送话器15和蓝牙模块16。USB插座12与单片机11和充电电路13电连接。USB插座12主要包括4个引脚：电源引脚121，D-引脚122，D+引脚123，接地引脚124。USB插座12有三个主要功能，一是在连接外部电源适配器时，为无线耳机的内置电池14充电；二是在连接上位机时，做为单片机11的参数配置或固件升级接口；三是在装置正常工作时，作为与耳温计数据线21相连的通信接口。单片机11与USB插座12、骨传导送话器15和蓝牙模块16 电连接。单片机11通过蓝牙模块16与智能手机3和智能手环4进行通信。
耳温计2的内部电路如图2所示，主要包括USB插头22、数据线21和数字温度传感器23。数字温度传感器23采用集成了EEPROM存储器的数字温度传感器(例如TI公司的TMP116、TMP117等)，测量结果以数字编码形式输出，数据接口为I2C或SMBUS，包括 4个引脚，分别是电源引脚VDD、时钟引脚SCL、数据引脚SDA和接地引脚GND。USB插头22包括4个引脚：电源引脚221，D-引脚222，D+引脚223，接地引脚224。USB插头22 与USB插座12连接，其引脚对应关系为，引脚121连引脚221，引脚122连引脚222，引脚 123连引脚223，引脚124连引脚224。
数据线21内含4根线，其中一头与USB插头22的四个引脚相连，另外一头与数字温度传感器23的四个引脚相连。USB插头22与数字温度传感器23的引脚对应关系是：数字温度传感器23的VDD引脚接引脚221，数字温度传感器23的SCL引脚接引脚222，数字温度传感器23的SDA引脚接引脚223，数字温度传感器23的GND引脚接引脚224。同时，数字温度传感器23的SCL引脚还通过电阻R1连接数字温度传感器23的VDD引脚，数字温度传感器23的SDA引脚还通过电阻R2连接数字温度传感器23的VDD引脚。
数据线21和USB插头22仅是为了方便耳温计2与无线耳机1的连接而设计，该数据线传输的是数字温度计23的测量结果而非真正的USB数据，因此，为减少人耳的负重感，数据线21可不需要屏蔽层，并尽可能做细。需要说明的是，耳温计2除了包含图2所示的电路外，还包括必要的机械结构，以保证温度传感器23更加准确的测量耳道，并保证佩戴的牢固性和舒适度。
无线耳机1中，与耳温计2通信的电路如图3所示。单片机11包含ADC数模转换模块111、USB device模块116和至少3个通用端口112,113和114。USB插座12的电源引脚121 与电阻R3和二极管D1的负极相连。二极管D1的正极与内置电池14的正极141相连，同时，二极管D1的正极也与电容C1的一个电极相连，电容C1的另一个电极接地。电阻R4的一端与R3连接，另一端接地。进一步的，R3和R4的公共连接端连接至单片机11的输入端口 115，端口115与单片机11内部的ADC模块111连接。USB插座12的引脚122连接USB Device 模块116的D-引脚，USB插座12的引脚123连接USB Device模块116的D+引脚，USB插座12的引脚124接地。同时，USB插座12的引脚122还连接单片机的通用引脚112，USB 插座12的引脚123还连接单片机的通用引脚113。进一步的，引脚122通过电阻R5接地，引脚123通过电阻R6与单片机11的通用端口114相连。
图2中，电阻R1和电阻R2为数字温度计输出接口的上拉电阻，取值一般在kΩ量级，典型值为4.7kΩ。图3中，内置电池14的正极141的电压用V1表示，电源引脚121的电压用V2表示，引脚115的输入电压用V3表示，二极管D1的正向导通压降用Vd表示。一般而言，V1的数值在2.6到4.2V之间。各个元器件的取值规则如下。电容C1为电池电压的滤波电容，一般为0.1μF到10μF。二极管D1的作用是阻挡V2反向为V1充电，Vd的典型值为0.7V。R1和R2的取值在kΩ数量级，假定ADC111的高参考电平和低参考电平分别为 Vrp和Vrn，则R3和R4的关系应满足：Vrn<5*R4/(R3+R4)<Vrp，建议取值条件为 5*R4/(R3+R4)＝(Vrn+Vrp)/2。R5取值应保证远大于R1，典型值为47kΩ。R6的取值为1.5k Ω。
整个装置的工作原理描述如下。为方便分析，设定阈值电压Vt＝4*R4/(R3+R4)。需要说明的是，此处给出的Vt数值是理论上的较优值，在具体实现中，可以适当调整以达到最佳判定效果。
Step1：利用单片机11的内置ADC检测V3的电压。
Step2：判断V3和Vt的关系。当USB插座12没有线插入，或插入的是耳温计数据线时，引脚121没有驱动电压，此时二极管D1正向导通，所以V2＝V1-Vd，可知V3＝V2*R4/(R3+R4) ＝(V1-Vd)*R4/(R3+R4)<Vt，接下来执行Step3。当插入的是充电线或USB数据线时，引脚 121的电压一般为4.5V以上，此时二极管D1反向截止，可求得V3>4.5*R4/(R3+R4)>VT，接下来执行Step5。
Step3：禁用USB Device模块116，配置通用引脚112和通用引脚114为输入模式。如果通用引脚112的输入电平为低电压，则代表USB插座12没有线插入，此时停止读取温度计2数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用。如果通用引脚112的输入电平为高电平，则代表插入USB插座12的是耳温计数据线，接下来执行Step4。
Step4：根据数字温度传感器23的通信协议，配置通用引脚112和通用引脚113，以软件方式模拟I2C或SMBUS接口行为，从数字温度传感器23中读出温度数据，该温度数据再进一步通过蓝牙模块发送给智能手机3或智能手环4，智能手机3和智能手环4再进一步通过互联网、移动通信网等通信网络，将温度数据和时间、定位等其他数据上传至云平台5。在检测到体温数据过高或过低等异常现象时，单片机11驱动骨传导送话器发出提示音。此外，云平台5也可以通过对上传的体温、位置、时间、心率等与健康相关数据的综合分析，及时判断出险情，并通过互联网、移动通信网等通信网络，以短信、语音等方式发消息给智能手机3和智能手环4，智能手机3和智能手环4进一步将相关消息转化成提示音并通过蓝牙发送给无线耳机1，达到及时提醒用户的目的。
Step5：停止读取温度计2数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用；接下来，配置通用引脚114输出低电平，间隔100毫秒以上，再配置通用引脚114输出高电平，这个操作将强制启动外部USB Host对Usb Device模块116的检测；接下来，在单片机程序中检测Usb Device模块116的状态，若状态显示与外部Host连接成功，则代表插入USB插座12的是USB数据线，装置转为与上位机通信模式，若状态显示与外部Host连接失败，则代表插入USB插座12的是充电线，装置进入充电状态。
Step6：无论装置工作在何种模式，每间隔一定时间(典型值为1秒钟)，都重复执行上述操作。这样当插入USB插座12的设备更换后，无论装置当前工作在何种模式，都可以正确切换到新的工作模式，即，实现了连接设备的热插拔功能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机的USB接口并可热插拔，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端；
所述无线耳机包括外壳，所述外壳内设有单片机、骨传导送话筒、无线传输模块、USB插座、充电电路以及电池，所述单片机分别连接骨传导送话筒、无线传输模块和USB插座，所述USB插座依次连接充电电路和电池，所述USB插座用于在连接外部电源适配器时，通过充电电路为电池充电；在连接上位机时，作为单片机的参数配置或固件升级接口；在装置正常工作时，作为与耳温计数据线相连的通信接口；
所述单片机包括ADC数模转换模块、USB device模块和至少3个通用端口，USB插座的电源引脚与第三电阻和二极管的负极相连，所述二极管的正极与所述电池的正极相连，所述二极管的正极也与电容的一个电极相连，电容的另一个电极接地，第四电阻的一端与第三电阻连接，另一端接地；第三电阻和第四电阻的公共连接端连接至单片机的输入端口，所述输入端口与单片机内部的ADC数模转换模块连接，USB插座的D-引脚连接USB Device模块的D-引脚，USB插座的D+引脚连接USB Device模块的D+引脚，USB插座的接地引脚接地，同时，USB插座的引脚D-还连接单片机的第一通用引脚，USB插座的D+引脚还连接单片机的第二通用引脚，D-引脚通过第五电阻接地，D+引脚通过第六电阻与单片机的第三通用端口相连；
第一电阻和第二电阻为数字温度计输出接口的上拉电阻，取值在kΩ量级；电池的正极电压表示为V1，取值2.6～4.2V，电源引脚的电压表示为V2，输入端口的输入电压表示为V3，二极管的正向导通压降表示为Vd，电容为电池电压的滤波电容，为0.1μF～10μF，二极管的作用是阻挡V2反向为V1充电；第三电阻和第四电阻的取值在kΩ数量级，第三电阻R3和第四电阻R4的关系满足：Vrn<5*R4/(R3+R4)<Vrp，其中Vrp和Vrn分别为ADC的高参考电平和地参考电平，取值条件为5*R4/(R3+R4)＝(Vrn+Vrp)/2，第五电阻取值大于第一电阻，第六电阻的取值为1.5kΩ；
所述耳温计包括数字温度传感器、数据线和USB插头，所述数字温度传感器的测量结果以数字编码形式输出，数据接口为I2C或SMBUS。
2.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述USB插座和USB插头均包括4个引脚：电源引脚、D-引脚、D+引脚和接地引脚，并对应连接。
3.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述数字温度传感器包括4个引脚，分别是电源引脚VDD、时钟引脚SCL、数据引脚SDA和接地引脚GND；所述数字温度传感器与USB插头的引脚连接关系为：数字温度传感器的VDD引脚接USB插头电源引脚，数字温度传感器的SCL引脚接USB插头D-引脚，数字温度传感器的SDA引脚接USB插头D+引脚，数字温度传感器的GND引脚接USB插头接地引脚；所述数字温度传感器的SCL引脚通过第一电阻连接VDD引脚，所述SDA引脚通过第二电阻连接VDD引脚。
4.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：还包括云平台，智能终端通过互联网、移动通信网络与云平台无线通信，传输温度数据。
5.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述智能终端为智能手机或智能手环。
6.一种基于权利要求4所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统的操作方法，其特征在于：设阈值电压Vt＝4*R4/(R3+R4)，操作方法包括以下步骤：
Step1：利用单片机的内置ADC检测输入端口的输入电压V3；
Step2：判断V3和Vt的关系，当USB插座没有线插入，或插入的是耳温计数据线时，USB插座电源引脚没有驱动电压，此时二极管正向导通，所以V2＝V1-Vd，知V3＝V2*R4/(R3+R4)＝(V1-Vd)*R4/(R3+R4)<Vt，接下来执行Step3；
当插入的是充电线或USB数据线时，USB插座电源引脚的电压为4.5V以上，此时二极管反向截止，求得V3>4.5*R4/(R3+R4)>VT，接下来执行Step5；
Step3：禁用USB Device模块，配置第一通用引脚和第三通用引脚为输入模式，如果第一通用引脚的输入电平为低电压，则代表USB插座没有线插入，此时停止读取耳温计数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用；如果第一通用引脚的输入电平为高电平，则代表插入USB插座的是耳温计数据线，接下来执行Step4；
Step4：根据数字温度传感器的通信协议，配置第一通用引脚和第二通用引脚，以软件方式模拟I2C或SMBUS接口行为，从数字温度传感器中读出温度数据，该温度数据再进一步通过无线传输模块发送给智能终端，智能终端再进一步通过通信网络，将温度数据和时间、定位数据上传至云平台；在检测到体温数据异常现象时，单片机驱动骨传导送话器发出提示音；云平台通过对上传的与健康相关数据的综合分析，包括体温、位置、时间、心率，及时判断出险情，并通过通信网络发送给智能终端，智能终端进一步将相关消息转化成提示音并通过无线传输模块发送给无线耳机，达到及时提醒用户的目的；
Step5：停止读取耳温计数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用；接下来，配置第三通用引脚输出低电平，间隔100毫秒以上，再配置第三通用引脚输出高电平，这个操作将强制启动外部USB Host对Usb Device模块的检测；接下来，在单片机程序中检测UsbDevice模块的状态，若状态显示与外部Host连接成功，则代表插入USB插座的是USB数据线，装置转为与上位机通信模式，若状态显示与外部Host连接失败，则代表插入USB插座的是充电线，装置进入充电状态；
Step6：无论装置工作在何种模式，每间隔一定时间，都重复执行上述操作，这样当插入USB插座的设备更换后，无论装置当前工作在何种模式，都能正确切换到新的工作模式。
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