本实用新型涉及智能可穿戴设备领域，特别是指一种智能冬暖鞋。
背景技术：
近年来，自可穿戴设备概念的提出，智能可穿戴设备在各个领域掀起热潮，从智能手表、智能眼镜到智能衣服、智能鞋等。2012年前后，阿迪达斯、耐克把智能鞋的概念带入国内，国内鞋业市场就掀起一股开发热潮，充分发挥对“智能鞋”这一名词的想象。
现有技术中，北京服装学院的黄海峤与卫星应用技术服务商厦门精图合作，2013年发布了一款“在哪”智能鞋，在鞋中植入GPS定位模块，通过配套手机APP可显示佩戴者当前位置、运动轨迹等，用于解决老人、孩子等特殊人群迷路走丢的问题。但所述智能鞋并不能解决冬日足底寒冷的问题。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种智能冬暖鞋，以解决现有技术所存在的冬日足底寒冷的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种智能冬暖鞋，包括：位于鞋底的压电陶瓷模块、主控模块和内置电热丝的鞋垫；
所述压电陶瓷模块，与所述主控模块相连，用于将人们行走过程中的机械能转化为电能；
所述主控模块，与内置电热丝的鞋垫相连，用于利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热。
进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述压电陶瓷模块和主控模块相连的电源模块，其中，所述电源模块包括：锂电池；
所述压电陶瓷模块，用于当所述智能冬暖鞋鞋内温度恒定时，其产生的电能给所述锂电池充电。
进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：蓝牙模块；
所述蓝牙模块，与控制端和所述主控模块相连。
进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述主控模块相连的温度传感器；
所述温度传感器，用于采集所述智能冬暖鞋的当前温度并传输给所述主控模块，以便所述主控模块通过蓝牙模块将采集的当前温度传输给所述控制端；
所述控制端，用于接收、显示所述智能冬暖鞋的当前温度，还用于设定所述智能冬暖鞋的目标温度并传输给所述主控模块；
所述主控模块，用于若设定的目标温度没有超出预设的温度阈值范围且当前温度小于设定的目标温度，则压电陶瓷模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度。
进一步地，所述控制端，用于设置预热时刻并传输给所述主控模块，以便在预热时刻，由所述主控模块压电陶瓷模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度；或，
所述控制端，用于接收用户输入的即时加热启动指令并将其传输给所述主控模块，以便在当前时刻，由所述主控模块压电陶瓷模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度。
进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述主控模块相连的振动模块；
所述控制端，用于当所述控制端接收到电话时，获取来电状态并将其传输给所述主控模块，若来电状态为未接通，则由所述主控模块控制所述振动模块进行振动，当来电状态为被接通，则所述主控模块控制所述振动模块关闭振动；
所述控制端，用于当所述控制端接收到短信时，获取短信状态并将其传输给所述主控模块，若短信状态为未读取，则由所述主控模块控制所述振动模块进行振动，若短信状态为被读取，则由所述主控模块控制所述振动模块关闭振动；
所述来电状态包括：未接通和被接通；所述短信状态包括：未读取和被读取。
进一步地，所述控制端，用于设置按摩时长、按摩强度和/或按摩模式并将其传输给所述主控模块，以便所述主控模块根据接收到按摩时长、按摩强度和/或按摩模式控制所述振动模块进行振动；
其中，所述按摩模式包括：连续和间断。
进一步地，所述控制端，用于设置闹钟时间并将其传输给所述主控模块，在当前时间到达所设置的闹钟时间时，由所述主控模块控制所述振动模块进行振动，以便提醒用户已到达所设时间。
进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述主控模块相连的陀螺仪加速度计模块；
所述陀螺仪加速度计模块，用于计步；
所述控制端，用于接收用户输入的计步指令并将其传输给所述主控模块，以便所述主控模块读取今天截止到目前为止用户行走的总步数并返回给所述控制端进行显示；
所述控制端，还用于在自定义模式下，获取并显示某一段时间内用户走过的步数；
其中，显示方式包括：图表和/或进度条形式。
进一步地，所述控制端，用于加载地图，获取自身当前所处位置的坐标值，并将当前所处位置显示在地图上。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，将压电陶瓷模块安置在鞋底中，将人们行走过程中的机械能转化为电能，由主控模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能加热鞋子内的电热丝，实现暖鞋的功效，从而解决冬日足底寒冷问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的智能冬暖鞋的结构示意图一；
图2为本实用新型实施例提供的智能冬暖鞋的内部构造示意图二；
图3为本实用新型实施例提供的加热模式示意图；
图4为本实用新型实施例提供的按摩模式示意图；
图5为本实用新型实施例提供的闹钟模式示意图；
图6为本实用新型实施例提供的计步模式示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有的冬日足底寒冷的问题，提供一种智能冬暖鞋。
如图1所示，本实用新型实施例提供的智能冬暖鞋，包括：位于鞋底的压电陶瓷模块11、主控模块12和内置电热丝的鞋垫13；
所述压电陶瓷模块11，与所述主控模块12相连，用于将人们行走过程中的机械能转化为电能；
所述主控模块12，与内置电热丝的鞋垫13相连，用于利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热。
本实用新型实施例所述的智能冬暖鞋，将压电陶瓷模块安置在鞋底中，将人们行走过程中的机械能转化为电能，由主控模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能加热鞋子内的电热丝，实现暖鞋的功效，从而解决冬日足底寒冷问题。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述压电陶瓷模块和主控模块相连的电源模块，其中，所述电源模块包括：锂电池；
所述压电陶瓷模块，用于当所述智能冬暖鞋鞋内温度恒定时，其产生的电能给所述锂电池充电。
如图2所示，本实施例中，所述压电陶瓷模块可以为压电陶瓷片。在人正常行走过程中，会对足底产生周期性的挤压，利用压电陶瓷模块的压电特性，可以将人们行走过程中的机械能转化为电能，主控模块利用压电陶瓷模块产生的电能，来给内置电热丝的鞋垫进行足底加热，当鞋内温度恒定时，其产生的电能给电源模块中内置的锂电池充电。
本实施例中，可以利用LM3420-8.4，LM317-5.0等电源芯片搭建锂电池的外围电路实现锂电池充电、恒压放电，为主控模块以及与主控模块相连的其他元件供电。
本实施例中，压电陶瓷模块和锂电池可以为主控模块供电，还可以使用鞋内内置的充电接口为主控模块供电。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：蓝牙模块；
所述蓝牙模块，与控制端和所述主控模块相连。
本实施例中，还将蓝牙通讯技术运用到所述智能冬暖鞋中，人们可以通过控制端(例如，安装有相应应用程序(APP)的手机、pad、笔记本电脑等智能设备)实现对所述智能冬暖鞋的控制，以实现定时加热、定温加热、计步、按摩、闹钟、短信提醒、电话提醒等功能，体现“健康生活、环保生活”的理念，适合全年龄段人群。
本实施例中，所述智能冬暖鞋中的蓝牙模块可以是HC-05蓝牙，此时，所述智能冬暖鞋为基于蓝牙4.0无线通信技术的智能冬暖鞋。
本实施例中，假设所述主控模块是单片机，所述控制端为安装有相应APP的手机，在手机APP界面上有加热、计步、按摩、闹钟等按钮，当用户按下这些按钮时，手机通过手机自身携带的蓝牙模块将相应数据发送给所述智能冬暖鞋中的HC-05蓝牙，HC-05蓝牙通过串口将数据传给单片机，单片机根据接收到的数据进行相应。也就是说，利用手机APP与智能冬暖鞋进行通讯，控制智能冬暖鞋进行加热、闹钟提醒、在线读取计步信息、获取当前位置、监听手机短信、电话等事件，并进行震动提醒。
如图2所示，本实施例中，可以设计一款搭载AT-mega16单片机的主控板，集成了振动模块，蓝牙模块，陀螺仪加速度计模块等功能，完成所述智能冬暖鞋各部件的协调控制以及与控制端的通讯功能。当蓝牙模块接收到控制端发来的指令时，通过串口传输给单片机。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述主控模块相连的温度传感器；
所述温度传感器，用于采集所述智能冬暖鞋的当前温度并传输给所述主控模块，以便所述主控模块通过蓝牙模块将采集的当前温度传输给所述控制端；
所述控制端，用于接收、显示所述智能冬暖鞋的当前温度，还用于设定所述智能冬暖鞋的目标温度并传输给所述主控模块；
所述主控模块，用于若设定的目标温度没有超出预设的温度阈值范围且当前温度小于设定的目标温度，则压电陶瓷模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度。
本实施例中，通过温度传感器采集所述智能冬暖鞋的当前温度并传给单片机，单片机将获取的当前温度通过蓝牙模块发送给手机APP，APP将当前温度显示在界面上，若设定的所述智能冬暖鞋的目标温度(其中，设定的智能冬暖鞋的目标温度简称预热温度)没有超出预设的温度阈值范围且当前温度小于设定的目标温度，则单片机利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述控制端，用于设置预热时刻并传输给所述主控模块，以便在预热时刻，由所述主控模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度；或，
所述控制端，用于接收用户输入的即时加热启动指令并将其传输给所述主控模块，以便在当前时刻，由所述主控模块利用所述压电陶瓷模块产生的电能为所述电热丝供电加热，直至所述智能冬暖鞋的当前温度达到设定的目标温度。
本实施例中，用户还可以在APP上设置预热时间，手机将设置的预热时间发送给单片机，单片机在时间到达预热时间时给加热丝供电，在到达预热温度后停止加热，并将温度稳定在预热温度。按下停止加热按钮后，加热停止。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述主控模块相连的振动模块；
所述控制端，用于当所述控制端接收到电话时，获取来电状态并将其传输给所述主控模块，若来电状态为未接通，则由所述主控模块控制所述振动模块进行振动，当来电状态为被接通，则所述主控模块控制所述振动模块关闭振动；
所述控制端，用于当所述控制端接收到短信时，获取短信状态并将其传输给所述主控模块，若短信状态为未读取，则由所述主控模块控制所述振动模块进行振动，若短信状态为被读取，则由所述主控模块控制所述振动模块关闭振动；
所述来电状态包括：未接通和被接通；所述短信状态包括：未读取和被读取。
本实施例中，当手机接收到电话或者短信时，APP获取手机来电状态和短信状态，单片机收到相应状态后控制振动模块通电产生振动。当电话被接通或短信被读取时，振动模块振动关闭。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述控制端，用于设置按摩时长、按摩强度和/或按摩模式并将其传输给所述主控模块，以便所述主控模块根据接收到按摩时长、按摩强度和/或按摩模式控制所述振动模块进行振动；
其中，所述按摩模式包括：连续和间断。
本实施例中，当单片机收到按摩信号后，所述振动模块振动，开始按摩。收到按摩时长、按摩强度和/或按摩模式后，单片机控制振动模块振动数量以改变按摩强度，控制振动频率以改变按摩模式。停止按摩按钮按下后，振动模块停止振动。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述控制端，用于设置闹钟时间并将其传输给所述主控模块，在当前时间到达所设置的闹钟时间时，由所述主控模块控制所述振动模块进行振动，以便提醒用户已到达所设时间。
本实施中，在APP上打开闹钟，并设定闹钟时间，APP发送闹钟时间信息给单片机，在时间到达所设置的闹钟时间时，单片机控制振动模块通电进行振动，通过振动提醒用户已到达所设时间。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述智能冬暖鞋还包括：与所述主控模块相连的陀螺仪加速度计模块；
所述陀螺仪加速度计模块，用于计步；
所述控制端，用于接收用户输入的计步指令并将其传输给所述主控模块，以便所述主控模块读取今天截止到目前为止用户行走的总步数并返回给所述控制端进行显示；
所述控制端，还用于在自定义模式下，获取并显示某一段时间内用户走过的步数；
其中，显示方式包括：图表和/或进度条形式。
本实施例中，打开计步页面，按下计步开始按钮后，APP发送计步指令给单片机，单片机从陀螺仪加速度计模块读取当天截止到计步开始按钮按下时，用户行走的总步数或获取用户设置的某一时间段内用户行走的步数发送给APP，APP上显示步数并将不同时间所计步数通过图表和/或进度条形式进行显示。
本实施例中，APP还可以设置运动目标并显示周一至周日每天所跑步数。计步停止按钮按下后，停止计步。按下计步重置按钮，单片机将所记步数清零。
在前述智能冬暖鞋的具体实施方式中，进一步地，所述控制端，用于加载地图，获取自身当前所处位置的坐标值，并将当前所处位置显示在地图上。
本实施例中，APP可以通过高德地图的应用程序编程接口(API)加载地图，实现定位，定位后将当前所处位置显示于地图之上，地图上的缩放按钮能够实现地图缩放，并将比例通过比例尺显示。
为了更好地理解本实用新型实施例所述的智能冬暖鞋，对其进行详细说明：
在本实施例中，可以使用Eclipse编程软件进行Android开发，从而实现手机蓝牙与智能冬暖鞋中蓝牙的通信。当用户打开手机软件时，蓝牙连接提示框会自动打开，用户点击自己智能冬暖鞋的蓝牙并可连接上。具体实现方法以及软硬件的详细介绍如下：
1)加热
如图3所示，在加热界面上，可实现加热和预热功能。加热功能可包括显示当前鞋子温度以及预定温度。预热功能包括定时预热和即时预热。当加热功能旁边的开关(简称：加热开关)处在开启状态，表示该功能可用，否则智能冬暖鞋停止加热。
A)当前温度
在程序中，为“刷新”按钮绑定监听事件，当单击该按钮时，手机软件通过蓝牙发送标志字符串“10+”，智能冬暖鞋中的蓝牙接收到该标志字符时，返回当前智能冬暖鞋温度值并显示在手机软件界面。
B)预定温度
在程序中，为“提交”按钮绑定监听事件，用户可输入预定温度值并单击该按钮，温度阈值范围为0～35度，若设置的温度不在此范围，软件会弹窗提示“温度值无效，请重新输入”，当输入的温度值有效时，手机软件通过蓝牙会发送字符串“11+温度值”，即在所设定的温度值前自动添加字符串“11+”作为标志符(例如：若温度设定值为30度，则发送的字符串为“11+30”)。智能冬暖鞋中的蓝牙接收到该字符串时，会将“11+”后面的字符作为温度值设为当前预定温度。
C)定时预热
在程序中为“设置完成”按钮绑定监听事件，当定时预热功能旁边的开关处在开启状态时，用户可设置预热时刻，设置完成后，点击“设置完成”按钮，手机软件通过蓝牙发送字符串“13+预热时刻”，智能冬暖鞋将在预热时刻开始加热。
D)即时加热
在程序中为即时加热的“启动”按钮绑定监听事件，当用户点击该按钮时，手机软件发送字符串“14+”，智能冬暖鞋立即开始加热。
2)监听手机来电和短信
在程序中，获取“READ_PHONE_STATE”(电话状态)和“RECEIVE_SMS”(短信状态)权限，然后在接收到广播后注册来电和短信监听，当手机接收到来电或短信，手机软件会发送标志字符串“20+”，智能冬暖鞋中的蓝牙接收到该标志字符时，振动模块的电机将开始工作。当来电被接听或挂断或者短信被查看，手机软件将发送标志字符串“21+”，振动模块的电机将停止工作。
3)按摩
如图4所示，在按摩程序中，为“提交”按钮绑定监听事件，用户可设定按摩时长和按摩模式，其中，按摩模式分为“连续”和“间断”，设定完成后点击“提交”按钮，手机软件将发送字符串“31+按摩时长”、“32+按摩模式的代码”。智能冬暖鞋接收到数据后将作出响应。
本实施例中，还可以设置按摩强度。
4)闹钟
如图5所示，在闹钟程序中，为开关按钮绑定监听事件，用户可自己设定闹钟时间，然后点击“开关按钮，手机软件将自动发送字符串“40+当前时间”，等待单片机响应，若返回值为“1”，则说明单片机系统时间已和手机系统时间同步，再发送字符串“41+设定时间”，闹钟即设置完成。
5)计步
如图6所示，当开启计步界面时，软件自动发送字符串“50+”给智能冬暖鞋的蓝牙，智能冬暖鞋立即将今天截止到目前为止行走的总步数返回给手机软件并显示。此外，用户还可以自定义计步，在自定义模式下，用户可以知道自己在某一段时间内走过的步数。
6)定位
当点击定位按钮后，软件自动联网，通过高德地图的应用程序编程接口获取当前手机所在地的坐标值，通过调用高德地图的相应组件，将坐标值附近的地图显示在手机屏幕上。
7)智能冬暖鞋与控制端的配合
智能冬暖鞋主控板的单片机通过UART接口接收控制端蓝牙传回的字符串，进入相应的函数，通过配置相应寄存器来实现加热，振动等功能或通过IIC接口获取陀螺仪加速度计模块当前数据，更新并通过蓝牙回传给控制端，实现数据即时通讯。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。