一種基于加速度傳感器應用的低頭檢測系統的制作方法

本實用新型涉及傳感器技術應用領域，具體是涉及一種基于加速度傳感器應用的低頭檢測系統，可應用于眼鏡\耳機\頭飾等領域的產品。

背景技術：

如今無論何時何地，都能看到人們作“低頭看屏幕”狀，有的看手機，有的掏出平板電腦或筆記本電腦上網、玩游戲、看視頻，想通過盯住屏幕的方式，把零碎的時間填滿。低著頭是低頭族們一種共同的特征，他們的視線和智能手機，相互交感直至難分難解。長期低頭，無法觀察周圍危險情況，容易引起駝背、頸椎病、肩周炎、近視眼、皮膚老化等病癥。

因此，除了從知識理論層面來勸導低頭族們，市場還急需一款高科技的產品來幫助低頭族們控制這種既危險又不健康的行為。

目前市場上已經存在的一些產品如下：

（1）軟件提醒

基于電子商品上的軟件應用，可以通過設置來定時提醒用戶，避免長時間的低頭看屏。這種產品在一定程度上可以減少長時間低頭行為，但其本身存在局限性和一定操作性。

（2）硬件裝置

用于固定頸部，使人無法低頭看屏。這些裝置多用于就餐環境，創意很好，但可用性不強。

（3）VR

VR這種新興的體驗感很強的技術，可以較快的使用戶擺脫低頭看屏的習慣。但目前局限于其技術，長期使用后會造成惡心、眩暈、迷失和近視等副作用，同時也會帶來安全問題和成本較高問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于解決上述現有產品中存在的成本高可用性差的問題，提供一種提醒用戶主動抬頭的低頭檢測系統。

有關數據表明：人體在正常情況下，當頭部的傾斜度偏離正常生理彎曲大于15度，時間達到40-50秒，就有可能形成不良姿勢習慣。這時利用置于頭部的加速度傳感器給出的傾斜度數據進行報警提醒，對于初始的人體正常生理彎曲，設定一個固定的門限值，以針對不同的對象，來得到最佳的報警提示。本項實用新型正是利用加速度傳感器的特性，開發低頭檢測系統，實現用戶主動抬頭。

本實用新型的目的采用下述的技術方案來實現：

一種基于加速度傳感器應用的低頭檢測系統，其特征在于：所述檢測系統包括三軸加速度傳感器、微控制器、藍牙模塊以及電池，該三軸加速度傳感器的輸出端與該微控制器的輸入端連接，該藍牙模塊的輸入端和微控制器的信號輸出端連接，該三軸加速度傳感器、微控制器以及藍牙模塊由該電池供電。

本實用新型利用三軸加速度傳感器進行低頭檢測，只需將本系統通過眼鏡、耳機和頭飾等固定在待檢測的人體的頭部，啟動系統，當用戶低頭使用手機、電子書或平板電腦等時，本裝置會檢測到用戶頭部的傾斜角度，如超出預先設定的角度值和維持時間值，即會通過藍牙模塊發送信號提醒用戶抬頭。其基于三軸加速度傳感器給出的頭部傾斜角度數據，來達到對人體頭部低頭姿勢的檢測，并判斷是否發出提醒信號。微控制器實時讀取三軸加速度傳感器讀取到的人體頭部的傾斜角度數據，通過正常抬頭時的數據和低頭時的數據計算出人體頭部的傾斜角度，從而判斷人體頭部的傾斜角度是否超過預設的傾斜閾值，如果判斷結果為是，同時維持時間達到預設值，則微控制器通過藍牙模塊發送通知提醒用戶；如果判斷結果為否，則執行下一時刻的低頭檢測。

根據三軸加速度數據計算出人體頭部的傾斜角度的方法具體為：

設OXYZ為動坐標系，并且三軸加速度傳感器的三個軸分別為X軸、Y軸和Z軸，三軸輸出值分別為A_X、A_Y和A_Z。設θ為X軸與水平面的夾角，設ψ為Y軸與水平面的夾角，設φ為Z軸與重力矢量的夾角。當動坐標系發生轉動時，通過基本三角函數可獲得θ、ψ和φ數值，即為人體頭部的傾斜角度。

本實用新型提供的基于加速度傳感器應用的低頭檢測系統，是基于三軸加速度傳感器所具有的傾角檢測功能而設計出的一種成本低，實用性強的人體低頭檢測解決方案，可以有效解決低頭族長期低頭而對健康產生的不良影響，有利于用戶的身心健康和社會風氣的改善。

附圖說明

圖1是本實用新型結構框圖；

圖2是本實用新型實施例電路原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型的具體實施方式進一步加以描述：

本實用新型提供的基于加速度傳感器應用的低頭檢測系統結構如圖1所示，所述檢測系統包括三軸加速度傳感器、微控制器、藍牙模塊以及電池，該三軸加速度傳感器的輸出端與該微控制器的輸入端連接，該藍牙模塊的輸入端和微控制器的信號輸出端連接，該三軸加速度傳感器、微控制器以藍牙模塊由該電池供電。微控制器由三軸加速度傳感器獲取三軸數據，如判斷被檢測者在設定時間內一直處于低頭狀態，則通過該藍牙模塊發出提示信號，如發出提示信號到用戶的手機。

圖2示出的是根據上述本實用新型技術方案的一個較佳實施例，本實施例檢測系統三軸加速度傳感器采用DA213，微控制器采用STM8L151F3，可以實現SPI通信。該藍牙模塊的型號為BLUENRG，可以實現和手機之間的通信。三軸加速度傳感器DA213的SCL端與微控制器STM8L151F3的一個I/O輸入接口（SCL）相連，三軸加速度傳感器DA213的SDA端與微控制器STM8L151F3的另一個I/O輸入接口（SDA）相連，微控制器STM8L151F3的CE輸出端和藍牙模塊BLUENRG的CE輸入端相連，微控制器STM8L151F3的SCLK輸出端和藍牙模塊BLUENRG的SCLK輸入端相連，微控制器STM8L151F3的MOSI輸出端和藍牙模塊BLUENRG的MISO輸入端相連，微控制器STM8L151F3的MISO輸入端和藍牙模塊BLUENRG的MOSI輸出端相連，該藍牙模塊BLUENRG的ANT輸出端輸出信號到天線。將本實施例檢測系統固定在用戶的眼鏡、耳機或者頭飾等上，啟動本系統，微控制器STM8L151F3通過SPI接口實時讀取加速度傳感器DA213的三軸加速度數據，根據該數據計算出人體頭部的傾斜角度，從而判斷人體頭部的傾斜角度是否超過預設的傾斜閾值，同時維持時間是否達到預設值，如果判斷結果為是，則微控制器STM8L151F3通過藍牙模塊發送通知到手機端（或者其他用戶端）提醒用戶；如果判斷結果為否，則繼續執行下一時刻的人體低頭檢測。