CN112885057A - 一种坐姿检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坐姿检测装置及方法，包括有坐姿检测装置本体，所述的坐姿检测装置本体由底座、支撑杆和转动杆组成；还包括有可感应与人体之间间距的感应装置，感应装置包括有至少三个依次间隔设置在转动杆侧方的感应件，基于三个所述的感应件可感应人体向左侧、正前方及右侧三个方向的倾斜；感应装置还包括有为感应件供电的电源，由电源供电的微控制器和报警电路，微控制器分别与感应装置和报警电路相连。本发明具有以下优点和效果：可通过翻转来达到小体积的目的，且能根据用户自身的使用习惯放置在不同地点，具有便携的优点，可随身带至多种场合进行使用，有效达到实时坐姿提醒的目的。

Description

一种坐姿检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种坐姿检测装置及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，我国开始佩戴眼镜的年龄层已越来越趋向于低龄化，其中一个重要原因是人们不重视读书时的坐姿、用眼不卫生。读书时同学们往往会不自觉地趴在桌子上看书或者写字，这对学生的视力、脊椎以及身体发育有着极大的危害。因此设计一台坐姿检测装置是有一定意义的。

但现有的坐姿检测装置往往体积较大，并且使用复杂，使得坐姿提醒器不易于携带，无法在多种场合进行使用。且现有的坐姿检测装置还存在着只能检测用户前倾的局限性，难以检测用户向左侧或右侧前倾的情况，这样对于用户坐姿的纠正是不完全的，需进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种坐姿检测装置及方法，以解决背景技术中所提出的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种坐姿检测装置，包括有坐姿检测装置本体，所述的坐姿检测装置本体由底座、支撑杆和转动杆组成，所述的底座作为承载结构供支撑杆的下端放置，所述的转动杆设置在支撑杆的上端；在所述的支撑杆的下端设置有第一转轴从而让支撑杆进行翻转，在所述的支撑杆的上端和转动杆的连接处设置有第二转轴从而让转动杆进行翻转，在所述的转动杆内设置有可让其进行周向转动的第三转轴；

在所述的转动杆上设置有可感应与人体之间间距的感应装置，所述的感应装置包括有至少三个依次间隔设置的感应件，基于三个所述的感应件可感应人体向左侧、正前方及右侧三个方向的倾斜；

所述的感应装置还包括有为感应件供电的电源，由电源供电的微控制器和报警电路，所述的微控制器分别与感应装置和报警电路相连。

进一步设置是：所述的感应件采用红外测距模块，其型号为BM32S2021，该红外测距模块的1脚与电源相连、2脚接地、3脚与微控制器的使能端相连、4脚连接距离设置按键后接地，同时在红外测距模块的1脚和2脚之间连接有滤波电容。

进一步设置是：所述的微控制器连接有一用于控制电源与感应装置通断电连接的控制电路，所述的控制电路包括有场效应管Q2、电阻R14和电阻R16，场效应管Q2的栅极连接在电阻R14和电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接在微控制器的使能端，电阻R14的另一端连接在场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极连接电源。

进一步设置是：所述的电源包括有由电池对感应装置进行供电的电池供电支路、及由USB充电口和充电管理模块对感应装置进行供电的USB供电支路；所述的USB充电口与充电管理模块的输入端相连后，充电管理模块的输出端为感应装置进行供电，且该充电管理模块的输出端可为电池进行充电；

所述的电源还包括有可切换至电池供电支路或USB供电支路的自动切换电路。

进一步设置是：所述的自动切换电路包括有场效应管Q1、电阻R8、电阻R9和肖特基二极管D4，场效应管Q1的栅极连接在电阻R8的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接在电池的负极，电阻R8的另一端连接在USB充电口和肖特基二极管D4的正极，肖特基二极管D4的负极连接在场效应管Q1的源极，场效应管Q1的漏极连接在电池的正极。

进一步设置是：所述的感应装置还包括有蓝牙通信电路，基于该蓝牙通信电路来实现与移动终端的配对及数据交互。

进一步设置是：所述的感应装置还包括有与微处理相连的时钟电路，以获取当前的实时时间。

本发明还提供了一种坐姿提醒方法，包括以下步骤：

步骤S1、微控制器接收三个红外测距模块的检测信号，并判断坐姿的正确与否；

步骤S2、若微控制器仅接收到左侧红外测距模块的检测信号，则判断坐姿左前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S3；

步骤S3、若微控制器仅接收到右侧红外测距模块的检测信号，则判断坐姿右前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S4；

步骤S4、若微控制器仅接收到中间红外测距模块的检测信号，则判断坐姿正前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S5；

步骤S5、姿势正确并返回步骤S1；

步骤S6、微控制器存储坐姿不正确的状态，并累计坐姿不正确的次数，存储对应的时间；

步骤S7、报警电路工作，并提醒用户纠正坐姿。

本发明的有益效果在于：

1、本发明可通过翻转来达到小体积的目的，且能根据用户自身的使用习惯放置在各个地点，更是具有便携的优点，可随身带至多种场合进行使用，有效达到实时坐姿提醒的目的；通过调整俯仰角具备适应不同身高的人坐姿检测的作用，多传感器的组合使用能实现使用者更为具体的姿态检测。

2、本发明中支撑杆可进行翻转、转动杆可进行翻转及周向转动，能够通过折叠减小体积，更是能有效合理的调整俯仰角，以适应不同身高使用者坐姿检测的作用，从而具有更佳的适用性。

3、在本发明中通过设置感应装置的方式实现坐姿的采集，感应件包括三个可感应人体向左侧、正前方及右侧三个方向的倾斜的红外测距模块，红外测距模块内的红外探头所产生的红外线可照射至人体经反射从而获取其与人体之间的间距，微控制器获取各红外测距模块所检测的间距来作出左前倾、正前倾和右前倾的判断，再通过控制报警电路产生警报以提醒用户，从而方便用户进行坐姿调整。

4、在本发明中通过控制电源与感应装置通断电连接的控制电路，来达到低功耗的目的，其能让感应装置在无需工作时处于未通电状态，从而延长电池的使用时长。

5、在本发明中通过设置电池供电支路和USB供电支路，来实现合理的供电选择，在连接USB充电口时，能有效避免电池的耗电，从而在断开USB充电口后时，电池内的电量能保持在最佳状态。同时，设置了自动切换电路来实现电池供电支路和USB供电支路的切换，无需手动切换，非常便捷。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例的原理框图；

图3为实施例中微控制器和感应装置的电路图；

图4为实施例中电源部分的电路图；

图5为实施例中蓝牙通信电路的电路图；

图6为实施例中时钟电路的电路图；

图7为实施例中报警电路的电路图

图8为实施例的工作流程示意图；

图9为实施例中蓝牙通信电路的工作流程示意图。

图中：11、底座；12、支撑杆；13、转动杆；21、第一转轴；22、第二转轴；23、第三转轴；31、红外测距模块；32、距离设置按键；41、微控制器；42、报警电路；43、蓝牙通信电路；44、时钟电路；51、USB充电口；52、充电管理模块；53、电池；54、自动切换电路；55、控制电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如附图1至7所示，公开了一种坐姿检测装置，包括有坐姿检测装置本体，坐姿提醒器本体由底座11、支撑杆12和转动杆13组成，底座11作为承载结构供支撑杆12的下端放置，转动杆13设置在支撑杆12的上端；在支撑杆12的下端设置有第一转轴21从而让支撑杆12进行翻转，在支撑杆12的上端和转动杆13的连接处设置有第二转轴22从而让转动杆13进行翻转，在转动杆13内设置有可让其进行周向转动的第三转轴23。由此可通过翻转折叠，来减小坐姿提醒器本体的体积，方便放置及携带。

还包括有可感应与人体之间间距的感应装置，感应装置包括有至少三个依次间隔设置在转动杆13侧方的感应件，基于三个感应件可感应人体向左侧、正前方及右侧三个方向的倾斜；

感应装置还包括有为感应件供电的电源，由电源供电的微控制器41和报警电路42，所述的微控制器41分别与感应装置和报警电路42相连。

需要说明的是，如附图3所示，在本实施例中微控制器41为单片机U2，其型号为STC8G1K08S2单片机，该单片机有8KB程序存储器，1KB内存，2个串口，单片机U2为整个装置的核心。

感应件采用红外测距模块31，其型号为BM32S2021，为了方便描述说明，在附图2中分别标记为了红外测距模块31(左)、红外测距模块31(中)、红外测距模块31(右)；

红外测距模块31的1脚与电源相连、2脚接地、3脚与微控制器41的使能端相连、4脚连接距离设置按键32后接地，同时在红外测距模块31的1脚和2脚之间连接有滤波电容。

需要说明的是，如附图3所示，U4、U5、U6为三个红外测距模块31，红外测距模块31可以检测1米之内的物体距离，并可以设置触发动作距离。以U4为例，接在4脚上的距离设置按键32长按1秒以上，U4进入触发距离学习状态，此时红外探头前方物体的距离即为学习下来的触发报警距离。在使用时，当物体距离红外探头距离小于触发报警距离时，U4的3脚会输出低电平；

单片机U2的13、14、17脚分别用来检测三个红外测距模块31(U4、U5、U6)的输出状态，在进行坐姿检测使用时，即可判断红外探头前方人体的坐姿状态。

微控制器41连接有一用于控制电源与感应装置通断电连接的控制电路55，控制电路55包括有场效应管Q2、电阻R14和电阻R16，场效应管Q2的栅极连接在电阻R14和电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接在微控制器41的使能端，电阻R14的另一端连接在场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极连接电源。

在本实施例中，当单片机U2的P5.4口输出低电平时，场效应管Q2导通，VCC得电，即对红外测距模块31(U4、U5、U6)供电。当单片机U2的P5.4口输出高电平时，场效应管Q2截止，VCC失电，即不对红外测距模块31(U4、U5、U6)供电。

电源包括有由电池53对感应装置进行供电的电池供电支路、及由USB充电口51和充电管理模块52对感应装置进行供电的USB供电支路；USB充电口51与充电管理模块52的输入端相连后，充电管理模块52的输出端为感应装置进行供电，且该充电管理模块52的输出端可为电池53进行充电；

需要说明的是，U3为充电管理模块52，P1为TYPEC的USB充电口51，外部充电器通过P1给装置供电，通过U3即可对电池53(BT1)进行充电管理，D1为充电状态双色指示灯，在电池53(BT1)未充满电时，D1亮红灯，当电池53(BT1)充满电时，D1亮绿灯。

且在附图4中，芯片U7为3.3V稳压芯片，型号为XC6206，该芯片U7将输入的电压稳压为3.3V电压给蓝牙模块U8供电，C9、C10、C11为滤波电容。

电源还包括有可切换至电池供电支路或USB供电支路的自动切换电路54。

自动切换电路54包括有场效应管Q1、电阻R8、电阻R9和肖特基二极管D4，场效应管Q1的栅极连接在电阻R8的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接在电池53的负极，电阻R8的另一端连接在USB充电口51和肖特基二极管D4的正极，肖特基二极管D4的负极连接在场效应管Q1的源极，场效应管Q1的漏极连接在电池53的正极。

需要说明的是，当外部电源适配器供电时，VUSB得电，场效应管Q1的栅极为高电平，场效应管Q1截止，电池53(BT1)不对后续电路供电，即在充电状态下，电池53(BT1)不对外供电，避免电池53(BT1)处于一边充电一边放电状态。当外部电源适配器不供电时，VUSB失电，场效应管Q1的栅极为低电平，场效应管Q1导通，电池53(BT1)通过场效应管Q1对后续电路供电，这样就自动切换到电池53(BT1)供电。

感应装置还包括有蓝牙通信电路43，基于该蓝牙通信电路43来实现与移动终端的配对及数据交互。如附图5所示，U8为蓝牙模块，型号为JDY-19，该蓝牙模块采用蓝牙4.2版本，在蓝牙模块U8上电后，手机可搜索到该蓝牙模块，通过与其配对即可实现连接和数据的交互。单片机U2在工作过程中会存储坐姿不争取的次数、时间、姿态等信息，手机上的APP软件通过蓝牙读取装置中存储的坐姿状态数据，并在APP上以图表的形式呈现这些数据信息。

感应装置还包括有与微处理相连的时钟电路44，以获取当前的实时时间。如附图6所示，U1为时钟芯片，型号为PCF8563，Y1为32768HZ的晶振，电池53通过D2给U1供电。U1通过第5、6脚与单片机U2通信，单片机U2通过3、4脚与U1的5、6脚通信读取U1的时钟数据。

另，如附图7所示，为报警电路42的具体电路图，在本实施中采用蜂鸣器LS1进行报警。

如附图8所示，本实施例还公开了坐姿提醒方法，包括以下步骤：

坐姿提醒方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、微控制器4接收三个红外测距模块31的检测信号，并判断坐姿的正确与否；

步骤S2、若微控制器41仅接收到左侧红外测距模块31的检测信号，则判断坐姿左前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S3；

步骤S3、若微控制器41仅接收到右侧红外测距模块31的检测信号，则判断坐姿右前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S4；

步骤S4、若微控制器41仅接收到中间红外测距模块31的检测信号，则判断坐姿正前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S5；

步骤S5、姿势正确并返回步骤S1；

步骤S6、微控制器41存储坐姿不正确的状态，并累计坐姿不正确的次数，存储对应的时间；

步骤S7、报警电路42工作，并提醒用户纠正坐姿。

另，如附图9所示，为蓝牙通信电路43的工作流程试图。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种坐姿检测装置，其特征在于：包括有坐姿检测装置本体，所述的坐姿检测装置本体由底座(11)、支撑杆(12)和转动杆(13)组成，所述的底座(11)作为承载结构供支撑杆(12)的下端放置，所述的转动杆(13)设置在支撑杆(12)的上端；在所述的支撑杆(12)的下端设置有第一转轴(21)从而让支撑杆(12)进行翻转，在所述的支撑杆(12)的上端和转动杆(13)的连接处设置有第二转轴(22)从而让转动杆(13)进行翻转，在所述的转动杆(13)内设置有可让其进行周向转动的第三转轴(23)；

还包括有可感应与人体之间间距的感应装置，所述的感应装置包括有至少三个依次间隔设置在转动杆(13)侧方的感应件，基于三个所述的感应件可感应人体向左侧、正前方及右侧三个方向的倾斜；

所述的感应装置还包括有为感应件供电的电源，由电源供电的微控制器(41)和报警电路(42)，所述的微控制器(41)分别与感应装置和报警电路(42)相连。

2.根据权利要求1所述的一种坐姿检测装置，其特征在于：所述的感应件采用红外测距模块(31)，其型号为BM32S2021，该红外测距模块(31)的1脚与电源相连、2脚接地、3脚与微控制器(41)的使能端相连、4脚连接距离设置按键(32)后接地，同时在红外测距模块(31)的1脚和2脚之间连接有滤波电容。

3.根据权利要求1所述的一种坐姿检测装置，其特征在于：所述的微控制器(41)连接有一用于控制电源与感应装置通断电连接的控制电路(55)，所述的控制电(55)路包括有场效应管Q2、电阻R14和电阻R16，场效应管Q2的栅极连接在电阻R14和电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接在微控制器(41)的使能端，电阻R14的另一端连接在场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极连接电源。

4.根据权利要求1所述的一种坐姿检测装置，其特征在于：所述的电源包括有由电池(53)对感应装置进行供电的电池供电支路、及由USB充电口(51)和充电管理模块(52)对感应装置进行供电的USB供电支路；所述的USB充电口(51)与充电管理模块(52)的输入端相连后，充电管理模块(52)的输出端为感应装置进行供电，且该充电管理模块(52)的输出端可为电池(53)进行充电；

所述的电源还包括有可切换至电池供电支路或USB供电支路的自动切换电路(54)。

5.根据权利要求4所述的一种坐姿检测装置，其特征在于：所述的自动切换电路(54)包括有场效应管Q1、电阻R8、电阻R9和肖特基二极管D4，场效应管Q1的栅极连接在电阻R8的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接在电池(53)的负极，电阻R8的另一端连接在USB充电口(51)和肖特基二极管D4的正极，肖特基二极管D4的负极连接在场效应管Q1的源极，场效应管Q1的漏极连接在电池(53)的正极。

6.根据权利要求1所述的一种坐姿检测装置，其特征在于：所述的感应装置还包括有蓝牙通信电路(43)，基于该蓝牙通信电路(43)来实现与移动终端的配对及数据交互。

7.根据权利要求1所述的一种坐姿检测装置，其特征在于：所述的感应装置还包括有与微处理相连的时钟电路(44)，以获取当前的实时时间。

8.一种基于权利要求书1-7中任一项所述的坐姿检测装置的坐姿检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、微控制器(41)接收三个红外测距模块(31)的检测信号，并判断坐姿的正确与否；

步骤S2、若微控制器(41)仅接收到左侧红外测距模块(31)的检测信号，则判断坐姿左前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S3；

步骤S3、若微控制器(41)仅接收到右侧红外测距模块(31)的检测信号，则判断坐姿右前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S4；

步骤S4、若微控制器(41)仅接收到中间红外测距模块(31)的检测信号，则判断坐姿正前倾，并跳至步骤S6；否则进行步骤S5；

步骤S5、姿势正确并返回步骤S1；

步骤S6、微控制器(41)存储坐姿不正确的状态，并累计坐姿不正确的次数，存储对应的时间；

步骤S7、报警电路(42)工作，并提醒用户纠正坐姿。

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