一种基于加速度传感器应用的低头检测系统的制作方法

本实用新型涉及传感器技术应用领域，具体是涉及一种基于加速度传感器应用的低头检测系统，可应用于眼镜\耳机\头饰等领域的产品。

背景技术：

如今无论何时何地，都能看到人们作“低头看屏幕”状，有的看手机，有的掏出平板电脑或笔记本电脑上网、玩游戏、看视频，想通过盯住屏幕的方式，把零碎的时间填满。低着头是低头族们一种共同的特征，他们的视线和智能手机，相互交感直至难分难解。长期低头，无法观察周围危险情况，容易引起驼背、颈椎病、肩周炎、近视眼、皮肤老化等病症。

因此，除了从知识理论层面来劝导低头族们，市场还急需一款高科技的产品来帮助低头族们控制这种既危险又不健康的行为。

目前市场上已经存在的一些产品如下：

（1）软件提醒

基于电子商品上的软件应用，可以通过设置来定时提醒用户，避免长时间的低头看屏。这种产品在一定程度上可以减少长时间低头行为，但其本身存在局限性和一定操作性。

（2）硬件装置

用于固定颈部，使人无法低头看屏。这些装置多用于就餐环境，创意很好，但可用性不强。

（3）VR

VR这种新兴的体验感很强的技术，可以较快的使用户摆脱低头看屏的习惯。但目前局限于其技术，长期使用后会造成恶心、眩晕、迷失和近视等副作用，同时也会带来安全问题和成本较高问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述现有产品中存在的成本高可用性差的问题，提供一种提醒用户主动抬头的低头检测系统。

有关数据表明：人体在正常情况下，当头部的倾斜度偏离正常生理弯曲大于15度，时间达到40-50秒，就有可能形成不良姿势习惯。这时利用置于头部的加速度传感器给出的倾斜度数据进行报警提醒，对于初始的人体正常生理弯曲，设定一个固定的门限值，以针对不同的对象，来得到最佳的报警提示。本项实用新型正是利用加速度传感器的特性，开发低头检测系统，实现用户主动抬头。

本实用新型的目的采用下述的技术方案来实现：

一种基于加速度传感器应用的低头检测系统，其特征在于：所述检测系统包括三轴加速度传感器、微控制器、蓝牙模块以及电池，该三轴加速度传感器的输出端与该微控制器的输入端连接，该蓝牙模块的输入端和微控制器的信号输出端连接，该三轴加速度传感器、微控制器以及蓝牙模块由该电池供电。

本实用新型利用三轴加速度传感器进行低头检测，只需将本系统通过眼镜、耳机和头饰等固定在待检测的人体的头部，启动系统，当用户低头使用手机、电子书或平板电脑等时，本装置会检测到用户头部的倾斜角度，如超出预先设定的角度值和维持时间值，即会通过蓝牙模块发送信号提醒用户抬头。其基于三轴加速度传感器给出的头部倾斜角度数据，来达到对人体头部低头姿势的检测，并判断是否发出提醒信号。微控制器实时读取三轴加速度传感器读取到的人体头部的倾斜角度数据，通过正常抬头时的数据和低头时的数据计算出人体头部的倾斜角度，从而判断人体头部的倾斜角度是否超过预设的倾斜阈值，如果判断结果为是，同时维持时间达到预设值，则微控制器通过蓝牙模块发送通知提醒用户；如果判断结果为否，则执行下一时刻的低头检测。

根据三轴加速度数据计算出人体头部的倾斜角度的方法具体为：

设OXYZ为动坐标系，并且三轴加速度传感器的三个轴分别为X轴、Y轴和Z轴，三轴输出值分别为A_X、A_Y和A_Z。设θ为X轴与水平面的夹角，设ψ为Y轴与水平面的夹角，设φ为Z轴与重力矢量的夹角。当动坐标系发生转动时，通过基本三角函数可获得θ、ψ和φ数值，即为人体头部的倾斜角度。

本实用新型提供的基于加速度传感器应用的低头检测系统，是基于三轴加速度传感器所具有的倾角检测功能而设计出的一种成本低，实用性强的人体低头检测解决方案，可以有效解决低头族长期低头而对健康产生的不良影响，有利于用户的身心健康和社会风气的改善。

附图说明

图1是本实用新型结构框图；

图2是本实用新型实施例电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式进一步加以描述：

本实用新型提供的基于加速度传感器应用的低头检测系统结构如图1所示，所述检测系统包括三轴加速度传感器、微控制器、蓝牙模块以及电池，该三轴加速度传感器的输出端与该微控制器的输入端连接，该蓝牙模块的输入端和微控制器的信号输出端连接，该三轴加速度传感器、微控制器以蓝牙模块由该电池供电。微控制器由三轴加速度传感器获取三轴数据，如判断被检测者在设定时间内一直处于低头状态，则通过该蓝牙模块发出提示信号，如发出提示信号到用户的手机。

图2示出的是根据上述本实用新型技术方案的一个较佳实施例，本实施例检测系统三轴加速度传感器采用DA213，微控制器采用STM8L151F3，可以实现SPI通信。该蓝牙模块的型号为BLUENRG，可以实现和手机之间的通信。三轴加速度传感器DA213的SCL端与微控制器STM8L151F3的一个I/O输入接口（SCL）相连，三轴加速度传感器DA213的SDA端与微控制器STM8L151F3的另一个I/O输入接口（SDA）相连，微控制器STM8L151F3的CE输出端和蓝牙模块BLUENRG的CE输入端相连，微控制器STM8L151F3的SCLK输出端和蓝牙模块BLUENRG的SCLK输入端相连，微控制器STM8L151F3的MOSI输出端和蓝牙模块BLUENRG的MISO输入端相连，微控制器STM8L151F3的MISO输入端和蓝牙模块BLUENRG的MOSI输出端相连，该蓝牙模块BLUENRG的ANT输出端输出信号到天线。将本实施例检测系统固定在用户的眼镜、耳机或者头饰等上，启动本系统，微控制器STM8L151F3通过SPI接口实时读取加速度传感器DA213的三轴加速度数据，根据该数据计算出人体头部的倾斜角度，从而判断人体头部的倾斜角度是否超过预设的倾斜阈值，同时维持时间是否达到预设值，如果判断结果为是，则微控制器STM8L151F3通过蓝牙模块发送通知到手机端（或者其他用户端）提醒用户；如果判断结果为否，则继续执行下一时刻的人体低头检测。