CN112841826A - 一种智能手环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能手环，包括：手环本体，手环本体内设置有：外部信息获取模块，用于获取人体信息和环境温湿度信息；红外控制模块，其与所述外部信息模块连接，用于获取所述人体信息和所述环境温湿度信息，判断所述人体信息和所述环境温湿度信息是否在阈值范围内，所述红外控制模块还用于接收并复制外部红外线遥控信号，并根据判断结果向家用电器发出外部红外线遥控信号。本发明可通过智能手环对家用电器进行控制；除外，本发明采用外部红外线遥控信号复制的方式，对红外线信号进行学习，有很强的灵活性、可塑性，可实现对种类繁多的红外家电设备进行控制，不再受红外线信号通讯协议的限制，可实现一种穿戴式设备对全屋家电的控制。

Description

一种智能手环

技术领域

本发明属于智能穿戴设备技术领域，具体涉及一种智能手环。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对身体的健康情况日渐重视。炎炎夏天，长时间在空调房里的工作人员、儿童以及老年人等人群难免会因为室内温度过低导致出现健康问题，例如感冒、发烧、咳嗽以及鼻子过敏等问题。此时，便需要对各种家用电器，如空调、加湿器进行控制，由于人无法根据自身的情况对外界环境是否适宜进行精确判断；并且，由于现智能家居的快速发展，不同的家电采用的红外编码协议会存在差异，导致了各自的遥控器存在兼容性的问题，所以，红外线学习技术应运而生，市面上虽出现了万能遥控，但万能遥控只能对某几种产品进行控制，针对新的产品，或将出现未知的红外信号，现有技术便不再能够实现“万能”遥控的功能。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种智能手环，其能实现对家用电器的控制。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种智能手环，包括：手环本体，所述手环本体内设置有：

外部信息获取模块，用于获取人体信息和环境温湿度信息；

红外控制模块，其与所述外部信息模块连接，用于获取所述人体信息和所述环境温湿度信息，判断所述人体信息和所述环境温湿度信息是否在阈值范围内，所述红外控制模块还用于接收并复制外部红外线遥控信号，并根据判断结果向家用电器发出外部红外线遥控信号。

作为本发明的进一步改进，所述外部信息获取模块包括：

心率检测电路，与所述红外控制模块连接，用于实时获取人体实时心率信息并将其发送至所述红外控制模块；

体温检测电路，与所述红外控制模块连接，用于实时获取人体实时体温信息并将其发送至所述红外控制模块；

环境温湿度检测电路，与所述红外控制模块连接，用于实时获取周围环境的温湿度信息并将其发送至所述红外控制模块。

作为本发明的进一步改进，所述红外控制模块包括：

存储电路；

红外线接收电路，用于接收外部红外线遥控信号；

控制芯片，与所述存储电路以及所述红外线接收电路连接，用于获取并复制外部红外线遥控信号并将其存储到所述存储电路中；

红外线发射电路，与所述控制芯片连接，所述控制芯片根据所述人体信息和环境温湿度信息从所述存储电路中读取并重现外部红外线遥控信号，所述红外线发射电路受所述控制芯片的控制向家用电器发出外部红外线遥控信号。

作为本发明的进一步改进，所述控制芯片采用如下步骤对所述外部红外线遥控信号进行复制：

红外线接收电路对外部红外线遥控信号进行放大后形成TTL电平；

控制芯片获取PWM波，根据高低电平之间的持续时间，在PWM波的基础上对TTL电平进行复制。

作为本发明的进一步改进，所述控制芯片采用如下步骤对所述外部红外线遥控信号进行读取和重现：

作为本发明的进一步改进，所述控制芯片连接有PLL锁相环分频电路。

作为本发明的进一步改进，所述红外发射电路包括：若干放大电路，所述放大电路包括：

三极管和红外线发射管，所述控制芯片顺次与所述三极管、所述红外线发射管连接。

作为本发明的进一步改进，所述手环本体还设置有显示屏；

所述显示屏与所述红外控制模块连接，用于显示人体信息和环境温湿度信息。

作为本发明的进一步改进，所述控制芯片还用于根据客户发出的指令对外部红外线遥控信号进行复制；或根据客户发出的指令外部红外线遥控信号对存储电路内的外部红外线遥控信号进行删除或者格式化处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明首先设置有用于获取人体信息和环境温湿度信息的外部信息获取模块，由于手环可以贴紧人体，所以，通过手环获取到的人体信息准确率高，手环可以与外界环境相接触，也能获取到高准确率的环境温湿度信息，基于这三种信息，判断人体所处的环境是否适宜，若不适应，可通过智能手环对家用电器进行控制；除外，本发明采用外部红外线遥控信号复制的方式，对红外线信号进行学习，有很强的灵活性、可塑性，可实现对种类繁多的红外家电设备进行控制，不再受红外线信号通讯协议的限制，可实现一种穿戴式设备对全屋家电的控制。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为实施例1所述手环本体内电路图；

图2为实施例1所述体温检测电路示意图；

图3为实施例1所述环境温湿度度检测电路示意图；

图4为实施例1所述红外线接收电路和所述红外线发射电路示意图；

图5为实施例1所述存储电路示意图；

图6为实施例1所述智能手环使用状态图。

标记说明：1、外部信息获取模块；11、心率检测电路；12、体温检测电路；13、环境温湿度度检测电路；2、红外控制模块；21、存储电路；22、红外线接收电路；23、红外线发射电路；231、放大电路；24、控制芯片；3、显示屏。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例公开了一种智能手环，如图1所示，包括：手环本体，手环本体内设置有：外部信息获取模块1和红外控制模块2；其中，外部信息获取模块1用于获取人体信息和环境温湿度信息；红外控制模块2与外部信息模块连接，用于获取人体信息和环境温湿度信息，判断人体信息和环境温湿度信息是否在阈值范围内，红外控制模块2还用于接收并复制外部红外线遥控信号，并根据判断结果向家用电器发出外部红外线遥控信号，从而实现家用电器的开启、关闭和调节等。

智能手环可根据实际的设置，如智能手环可以打开、关闭空调、加湿器等，同时，也可以对空调的温度、加湿器的湿度进行操控。

具体的，人体信息包括：体温信息和心率信息，体温信息、心率信息和环境温湿度信息相适应的对应关系可以在智能手环中预先设置，体温每升高0.6摄氏度，脉搏增加7～10次(即体温每升高1度，脉搏每分增加10次左右)，儿童会多一些(每分15次左右)，本申请根据该实验数据将扩大范围将大部分的人在不同环境下和最舒适的环境下的心率、体表温度以及环境温湿度以上三者的数据收集起来，实现智能环境温湿度控制的效果，首先，预设标准的体温信息、心率信息和环境温湿度值，当人体实际的体温、心率和环境温湿度都高于标准值时，红外控制模块2向空调发出“打开空调”指令或者发出“空调温度降温”指令，或者向加湿器发出“关闭加湿器”指令；当人体实际的体温、心率和环境温湿度都低于标准值时，红外控制模块2向空调发出“关闭空调”指令或者发出“空调温度升温”指令，或者向加湿器发出“打开加湿器”指令，基于此，用户在睡眠时，佩戴智能手环，可以实现自动控制家用电器，确保人体始终处于最适合的环境中，有益人体健康，并且还能节省能源。

在上述实施例中，外部信息获取模块1包括：心率检测电路11、体温检测电路12和环境温湿度度检测电路13，心率检测电路11与红外控制模块2连接，用于实时获取人体实时心率信息并将其发送至红外控制模块2；体温检测电路12与红外控制模块2连接，用于实时获取人体实时体温信息并将其发送至红外控制模块2；环境温湿度度检测电路13与红外控制模块2连接，用于实时获取周围环境的温湿度信息并将其发送至红外控制模块2。

接下来结合图2和图3，对本实施例外部信息获取模块1各功能电路进行进一步解释：

心率检测电路11的功能通过MAX30102传感器实现，使用MAX30102传感器INT(中断)RD(红光)和IRD(红外光)这三个IO口，利用人体组织在血管搏动时的透光率不同来对脉搏测量，动脉搏动充血容积会随着透光率变化而变化。当人体组织反射的光线被接收后经光电变换转换为电信号，并将其放大，最后输出，实现心率检测，人体心率算法公式：

体温检测电路12的功能通过MAX30205体温传感器来实现，该传感器是接触体表来实现检测温度。环境温湿度度检测电路13的功能通过SHT20温湿度传感器来实现。

本实施例采用μC/OS-II实时操作系统，以任务优先级进行任务调度，将体温检测、心率检测和环境温湿度检测分为三个任务，利用实时操作系统的特性，当其中一个任务挂起或等待，就会发生任务调度，无需在一个任务中一直执行，也不会影响下个任务的执行，提高程序的工作效率。

进一步的，红外控制模块2包括：存储电路21、红外线接收电路22、控制芯片24和红外线发射电路23；红外线接收电路22用于接收外部红外线遥控信号；控制芯片24与存储电路21以及红外线接收电路22连接，用于获取并复制外部红外线遥控信号并将其存储到存储电路21中；红外线发射电路23与控制芯片24连接，控制芯片24根据人体信息和环境温湿度信息从存储电路21中读取并重现外部红外线遥控信号，红外线发射电路23受控制芯片24的控制向家用电器发出外部红外线遥控信号。红外线接收电路22包括：三极管和红外线发射管，控制芯片24顺次与三极管、红外线发射管连接，控制芯片24可采用单片机实现。

本实施例中，如图4所示，存储电路21采用了W25Q6存储芯片，该存储芯片大小为8M(Byte)、通信方式为SPI协议，在标准模式下支持80M bit/s速度，快速模式下支持160Mbit/s速度，高速模式下支持320M bit/s速度，其原理是通过SPI接口，用标准的SPI协议发送相应指令给Flash，然后Flash根据命令进行各种相关操作，而控制芯片24采用STM32F103C8T6，该芯片带有SPI接口，可以实现SPI Flash，配合存储芯片使用，可以实现红外遥控信号的存储。

具体的，控制芯片24采用如下步骤对外部红外线遥控信号进行复制：首先，用软件调制出38KHz的PWM波，红外线接收电路22对外部红外线遥控信号进行放大后形成TTL电平；控制芯片24获取38KHz的PWM波，根据高低电平之间的持续时间，在PWM波的基础上对TTL电平进行复制。

由于在调制38KHz的PWM波的过程中，控制芯片24外围电路无晶振，导致无法将其当作通用72MHz进行计算，要重新选择时钟频率，为解决这一问题，本实施例中的控制芯片24连接有锁相环路，经过PLL锁相环的一系列倍频分频处理，将控制芯片24的系统时钟频率变为64MHz，保证红外自学习系统能够将红外遥控信号学习成功。另外，控制芯片24内的定时器也可以通过64MHz的系统时钟频率调制成38KHz的PWM波。

具体的，红外发射电路包括：三路放大电路231，放大电路231包括：三极管和红外线发射管，控制芯片24顺次与三极管、红外线发射管连接。将SPI Flash中的.bin文件通过内部分析再变为外部红外线遥控信号经放大电路231往全方位发射，由此避免了因为有障碍物遮挡导致无法对家用电器成功操作。

在上述实施例中，红外控制模块2还用于在体温信息和心率信息不在预设阈值范围内时，向手持终端发出报警信号，紧急联络人或者医生从手持终端中获取到报警信号时，可以及时对用户的情况进行核实，为独居老人提供安全保障。

在上述实施例中，手环本体还设置有显示屏3；显示屏3与红外控制模块2连接，用于显示人体信息和环境温湿度信息，本实施例采用OLED屏，该OLED屏采用SPI通信方式与控制芯片32进行通讯，通过SPI驱动OLED屏，用户可通过OLED屏清晰明了地看出自身的体温、心率和周围环境温湿度，体温、心率、环境温湿度是否在阈值范围内时，可以采用不同的颜色进行显示。

控制芯片24还用于根据客户发出的指令对外部红外线遥控信号进行复制；或根据客户发出的指令外部红外线遥控信号对存储电路21内的外部红外线遥控信号进行删除或者格式化处理，便于用户对智能手环的管理。

接下来结合具体实施过程对本实施例做进一步解释，如图6所示：

在使用前，用户可以开启智能手环的红外线学习功能，对室内未知的红外线信号进行学习，便于实现后续的自动控制功能。

将体温标准值设定为36.3摄氏度、环境温度标准值设定为24.5摄氏度、环境湿度标准值设定为54.01％rh和心率标准值设定为80次/每分钟。

当四项测试数据都超过以上的设定值时，如体温为36.47℃，环境温度为27.75℃，环境湿度为58.19％rh，心率为82时，屏幕上的四项检测值字体颜色都会变为红色，表示超过标准值，需要发送“空调温湿度降低”指令，降低空调的温度，此时，智能手环自动发出外部红外线遥控信号，对空调进行降温控制。

当四项检测数据都低于标准值时，如体温为36.21℃，温度为22.54℃，湿度为50.69％rh，心率为75时，屏幕上的四项检测值字体颜色变为绿色，表示检测值低于标准值，需要发送“空调温湿度升高”指令，将环境空调温湿度提高，此时，智能手环自动发出外部红外线遥控信号，对空调进行升温升湿度控制。

综上所述，本实施例能实现以下技术效果：

1、基于红外线信号波形复制的算法，红外自学习子系统采用基于红外波形复制的算法，提取红外遥控波形的脉冲，将该脉冲经过放大并解调出TTL电平信号并保存该遥控信号。当要使用到该遥控信号时，发送该红外遥控信号实现红外遥控控制，使空调设备得以控制。

2、人体参数及环境参数检测的数据收集，本文的人体参数及环境参数检测包括对环境温湿度、人体温度以及心率进行监控，当智能检测体温设备检测到以上三个条件高于或低于标准值时，便会向红外自学习子系统发送特定指令执行特定红外遥控信号发射，从而控制携带者当前空间的空调设备。

3、硬件成本低，而且符合当前的智能方向，解放人们双手，让用户更有体验感。从用户使用上看，提高人们的生活质量，让人们更加关注自身的身体状态，减少健康问题。从经济效益上看，本文的智能便携环境温度控制设备以制作成本低，可以获取更多的盈利，能够扩大市场范围。从目前市场的供应需求关系上看，为更符合大众的使用需求，本文设计的智能便携环境温度控制设备，可以嵌入大多数智能家居设备中，仅添加到智能手环内无疑限制了该设备的发展，根据智能化时代发展，该设备经济收益预期乐观。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种智能手环，其特征在于，包括：手环本体，所述手环本体内设置有：

外部信息获取模块，用于获取人体信息和环境温湿度信息；

红外控制模块，其与所述外部信息模块连接，用于获取所述人体信息和所述环境温湿度信息，判断所述人体信息和所述环境温湿度信息是否在阈值范围内，所述红外控制模块还用于接收并复制外部红外线遥控信号，并根据判断结果向家用电器发出外部红外线遥控信号。

2.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于，所述外部信息获取模块包括：

心率检测电路，与所述红外控制模块连接，用于实时获取人体实时心率信息并将其发送至所述红外控制模块；

体温检测电路，与所述红外控制模块连接，用于实时获取人体实时体温信息并将其发送至所述红外控制模块；

环境温湿度度检测电路，与所述红外控制模块连接，用于实时获取周围环境的温湿度信息并将其发送至所述红外控制模块。

3.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于，所述红外控制模块包括：

存储电路；

红外线接收电路，用于接收外部红外线遥控信号；

控制芯片，与所述存储电路以及所述红外线接收电路连接，用于获取并复制外部红外线遥控信号并将其存储到所述存储电路中；

红外线发射电路，与所述控制芯片连接，所述控制芯片根据所述人体信息和环境温湿度信息从所述存储电路中读取并重现外部红外线遥控信号，所述红外线发射电路受所述控制芯片的控制向家用电器发出外部红外线遥控信号。

4.根据权利要求3所述的智能手环，其特征在于，所述控制芯片采用如下步骤对所述外部红外线遥控信号进行复制：

红外线接收电路对外部红外线遥控信号进行放大后形成TTL电平；

控制芯片获取PWM波，根据高低电平之间的持续时间，在PWM波的基础上对TTL电平进行复制。

5.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于，所述控制芯片连接有PLL锁相环分频电路。

6.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于，所述人体信息包括：体温信息和心率信息，所述红外控制模块还用于在所述体温信息和所述心率信息不在预设阈值范围内时，向手持终端发出报警信号。

7.根据权利要求1所述的智能手环，其特征在于，所述手环本体还设置有显示屏；

所述显示屏与所述红外控制模块连接，用于显示所述人体信息和所述环境温湿度信息。

8.根据权利要求3所述的智能手环，其特征在于，所述控制芯片还用于根据客户发出的指令对所述外部红外线遥控信号进行复制；或根据客户发出的指令外部红外线遥控信号对存储电路内的外部红外线遥控信号进行删除或者格式化处理。

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