一種新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測部分和移動終端，所述監(jiān)測部分與所述移動終端通過藍牙方式進行通訊，所述監(jiān)測部分嵌入到鞋底后端內(nèi)部預留的空間位置，所述移動終端裝有APP應用軟件，所述監(jiān)測部分包括腳步監(jiān)測裝置，所述腳步監(jiān)測裝置設置在所述空間位置的底端，所述腳步監(jiān)測裝置監(jiān)測腳步的多種運動狀態(tài)并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行保存，同時將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)通過藍牙傳送到所述移動終端的APP應用軟件進行更新，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括運動時間、靜止時間、運動步伐數(shù)、運動速度、運動距離、運動軌跡及所處位置的海拔高度。實施本發(fā)明的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，具有以下有益效果：監(jiān)測參數(shù)全面、準確度較高、數(shù)據(jù)讀取方便。
【專利說明】一種新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及運動監(jiān)測領域，特別涉及一種新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有對腳部運動監(jiān)測主要涉及足部壓力檢測、行走軌跡記錄、統(tǒng)計腳步行走步伐數(shù)，以及根據(jù)身高和體重推算相應的行走速度、距離和消耗的熱量；利用腳底受力情況來分析跌倒和行走規(guī)律；腳步行走步伐數(shù)主要是利用手、身體或外掛在鞋部所攜帶的傳感器進行檢測，存在監(jiān)測參數(shù)單一、準確度不高、數(shù)據(jù)讀取麻煩的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述監(jiān)測參數(shù)單一、準確度不高、數(shù)據(jù)讀取麻煩的缺陷，提供一種監(jiān)測參數(shù)全面、準確度較高、數(shù)據(jù)讀取方便的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測部分和移動終端，所述監(jiān)測部分與所述移動終端通過藍牙方式進行通訊，所述監(jiān)測部分嵌入到鞋底后端內(nèi)部預留的空間位置，所述移動終端裝有APP應用軟件，所述監(jiān)測部分包括腳步監(jiān)測裝置，所述腳步監(jiān)測裝置設置在所述空間位置的底端，所述腳步監(jiān)測裝置監(jiān)測腳步的多種運動狀態(tài)并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行保存，同時將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)通過藍牙傳送到所述移動終端的APP應用軟件進行更新，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括運動時間、靜止時間、運動步伐數(shù)、運動速度、運動距離、運動軌跡及所處位置的海拔高度。
[0005]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述監(jiān)測部分還包括用于將腳步運動的機械能轉(zhuǎn)換成電能的壓電單元，所述壓電單元設置在所述腳步監(jiān)測裝置的上方，所述壓電單元與所述腳步監(jiān)測裝置之間預留一定的壓縮空間，所述壓電單元的上表面和下表面分別通過一根導線與所述腳步監(jiān)測裝置連接。
[0006]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述壓電單元為采用PZT材料制成的圓形雙晶體壓電陶瓷片。
[0007]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述腳步監(jiān)測裝置包括運動監(jiān)測模塊、GPS模塊、電源模塊、MCU和藍牙模塊，所述運動監(jiān)測模塊與所述MCU連接、用于對腳步的運動采集數(shù)據(jù)并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述MCU進行處理，所述GPS模塊與所述MCU連接、用于記錄行走過的運動軌跡，所述電源模塊分別與所述運動監(jiān)測模塊、GPS模塊、MCU和藍牙模塊連接、用于將所述壓電陶瓷片輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并存儲電能、同時將電壓調(diào)整到其他模塊工作的電壓值，所述藍牙模塊與所述MCU連接、用于將所述MCU的數(shù)據(jù)上傳到所述移動終端。
[0008]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述腳步監(jiān)測裝置還包括振動模塊，當所述腳步監(jiān)測裝置開始工作、低電壓或有預設的告警時，所述MCU控制所述振動模塊發(fā)出振動信號。
[0009]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述運動監(jiān)測模塊包括加速度計、磁力計、陀螺儀和氣壓計，所述加速度計、磁力計、陀螺儀和氣壓計均與所述MCU連接。
[0010]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述電源模塊包括整流儲能電路、閾值控制及充電電路、鋰電池和降壓電路；所述整流儲能電路將所述壓電陶瓷片產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并用陶瓷電容將電能進行存儲，當所述陶瓷電容的電壓達到設定電壓值時，所述閾值控制及充電電路給所述鋰電池充電，所述降壓電路將所述鋰電池輸出的電壓調(diào)整到其他模塊工作的電壓值。
[0011 ] 在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述MCU通過I2C接口接收所述運動監(jiān)測模塊采集的數(shù)據(jù)，所述MCU通過UART方式接收所述GPS模塊的數(shù)據(jù)和所述藍牙模塊的數(shù)據(jù)。
[0012]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)還包括設置在所述壓電陶瓷片上方的硬板片，所述硬板片的底面粘有多個依次排列的錐形彈性墊片。
[0013]在本發(fā)明所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)中，所述錐形彈性墊片的個數(shù)為三個。
[0014]實施本發(fā)明的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，具有以下有益效果:由于包括使用監(jiān)測部分和移動終端，監(jiān)測部分與移動終端通過藍牙方式進行通訊，監(jiān)測部分嵌入到鞋底后端內(nèi)部預留的空間位置，移動終端裝有APP應用軟件，監(jiān)測部分腳步監(jiān)測裝置，腳步監(jiān)測裝置監(jiān)測腳步的多種運動狀態(tài)并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行保存，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過藍牙傳送到移動終端的APP應用軟件進行更新，在移動終端就可以讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括運動時間、靜止時間、運動步伐數(shù)、運動速度、運動距離、運動軌跡及所處位置的海拔高度，所以其監(jiān)測參數(shù)全面、準確度較高、數(shù)據(jù)讀取方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為所述實施例中新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為所述實施例中新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)的具體電路框圖；
圖4為所述實施例中腳步運動監(jiān)測的流程圖；
圖5為所述實施例中MCU對數(shù)據(jù)進行處理的具體流程圖。

【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]在本發(fā)明新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)實施例中，該新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖2為本實施例中新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1和圖2，本發(fā)明提供的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成，該新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測部分I和移動終端2，監(jiān)測部分與移動終端2通過藍牙方式進行通訊，監(jiān)測部分I與普通鞋類結(jié)合，嵌入到鞋底后端內(nèi)部預留的空間位置，移動終端2裝有APP應用軟件，監(jiān)測部分I包括腳步監(jiān)測裝置11，腳步監(jiān)測裝置11設置在空間位置的底端，腳步監(jiān)測裝置11監(jiān)測腳步的多種運動狀態(tài)并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行保存，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過藍牙傳送到移動終端2的APP應用軟件進行更新，其中，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括運動時間、靜止時間、運動步伐數(shù)、運動速度、運動距離、運動軌跡及所處位置的海拔高度，以及判斷每一步的抬起、落下，判斷是行走在平路、上坡、下坡、上下樓梯。由于監(jiān)測的參數(shù)比較全面，比較全面的將所行走的路徑、方向、距離及海拔高度全部記錄下來，并將這些數(shù)據(jù)通過無線藍牙技術(shù)傳送到移動終端2的應用軟件，所以其監(jiān)測參數(shù)全面、準確度較高、數(shù)據(jù)讀取方便。
[0019]傳統(tǒng)的監(jiān)測設備一般使用一次型紐扣電池或使用一個接口進行充電，需要經(jīng)常性進行電池更換或充電操作，使用起來很不方便。本實施例中，上述監(jiān)測部分I還包括壓電單元12，壓電單元12根據(jù)人在行走時，在重復地做“抬腳-移動-下壓”的機械運動，將腳步運動的機械能轉(zhuǎn)換成電能，并通過特殊的處理電路將該電能儲存起來，給自身系統(tǒng)供電，實現(xiàn)系統(tǒng)的電能補充，其使用起來較為方便。壓電單元12設置在腳步監(jiān)測裝置11的上方，壓電單元12與腳步監(jiān)測裝置11之間預留一定的壓縮空間，壓電單元12的上表面和下表面分別通過一根導線005與腳步監(jiān)測裝置11連接。
[0020]常用壓電材料包括壓電單晶體、壓電陶瓷、壓電聚合物和壓電復合材料等。其中，壓電陶瓷鋯鈦酸鉛(P Z T)已經(jīng)成為國內(nèi)外壓電振動發(fā)電領域最常用的壓電材料之一。本實施例中，壓電單元12為采用PZT材料制成的圓形雙晶體壓電陶瓷片。當電壓作用于壓電陶瓷片時，壓電陶瓷片就會隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機械變形。另一方面，當振動壓電陶瓷片時，則會產(chǎn)生一個電荷，本發(fā)明正是利用這一原理實現(xiàn)機械能到電能的轉(zhuǎn)換。
[0021]本實施例中，該新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)還包括硬板片002，硬板片002設置在壓電陶瓷片上方，硬板片002的底面粘有多個依次排列的錐形彈性墊片003。本實施例中，錐形彈性墊片003的個數(shù)為三個，當然，在本實施例的一些情況下，錐形彈性墊片003的個數(shù)可根據(jù)具體情況進行相應調(diào)整。
[0022]如圖2所示，壓電陶瓷片作為一個部件，腳步監(jiān)測裝置11作為一個部件，分別嵌入到鞋001的鞋底007預留好的空位。預留的空位最上方放置一塊硬板片002，硬板片002的底面粘著三塊錐形彈性墊片003，錐形彈性墊片003的下方放著壓電陶瓷片，壓電陶瓷片的下方預留出一點3毫米的空間，以作為壓電陶瓷片擠壓下去的壓縮空間，當然，壓電陶瓷片的下方預留的空間大小可根據(jù)具體情況進行調(diào)整。壓電陶瓷片和腳步監(jiān)測裝置11通過兩根導線005分別連接到壓電陶瓷片的上下兩個面。腳步監(jiān)測裝置11放置于壓電陶瓷片的下方。
[0023]本實施例中，腳步監(jiān)測裝置11包括運動監(jiān)測模塊111、GPS模塊112、電源模塊
113、MCUl 14和藍牙模塊115，運動監(jiān)測模塊111與MCU114連接、用于對腳步的運動采集數(shù)據(jù)并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到MCU114，MCUl 14按照特定的算法將腳部的運動方向、運動速度、運動距離、運動步伐數(shù)、運動時間、靜止時間統(tǒng)計出來并進行保存或傳送到移動終端2。GPS模塊112與MCUl 14連接、用于記錄行走過的運動軌跡，具體就是GPS模塊112獲取當前經(jīng)瑋度信息，并可以輸出當前位置的經(jīng)瑋度及實時時間，當檢測到腳部在運動時，MCU114控制定時開啟GPS模塊112，獲取當前的經(jīng)瑋度信息，配合運動數(shù)據(jù)一起進行保存或傳送到移動終端2。電源模塊113分別與運動監(jiān)測模塊IlUGPS模塊112、MCU114和藍牙模塊115連接、用于將壓電陶瓷片輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并存儲電能、同時將電壓調(diào)整到其他模塊工作的電壓值。藍牙模塊115與MCU114連接，屬于藍牙低功耗模塊(4.0版本以上)，使用藍牙4.0標準，超低功耗，非常適合小數(shù)據(jù)流設備間的通訊，與移動終端2藍牙接口對接，建立通訊后，藍牙模塊115可以將MCU114的數(shù)據(jù)上傳到移動終端2，以便于用戶讀取數(shù)據(jù)。
[0024]本實施例中，腳步監(jiān)測裝置11還包括振動模塊116，振動模塊116與MCUl 14連接、用于當腳步監(jiān)測裝置11開始工作、低電壓或有預設的告警時發(fā)出一個振動信號，給使用者一個提示。本實施例中，振動模塊116由一個微型電機組成。
[0025]值得一提的是，MCU114內(nèi)帶數(shù)據(jù)儲存功能，燒錄有編錄好的程序，MCU114通過I2C接口接收運動監(jiān)測模塊111采集的數(shù)據(jù)，通過串口(具體是UART)方式接收GPS模塊112的數(shù)據(jù)和藍牙模塊115的數(shù)據(jù)。MCU114將收集到的數(shù)據(jù)按照一定的算法進行統(tǒng)計、匯總，并將處理后的結(jié)果通過藍牙模塊115傳送到移動終端2或保存在內(nèi)部的存儲器上，或輸出到振動模塊116上，使振動模塊116輸出振動信號進行提示。
[0026]圖3為本實施例中新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)的具體電路框圖，本實施例中，運動監(jiān)測模塊111集成了多款MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器。圖3中，運動監(jiān)測模塊111包括加速度計1111、磁力計1112、陀螺儀1113和氣壓計1114，加速度計1111、磁力計1112、陀螺儀1113和氣壓計1114均與MCU114連接。其中，加速度計1111、磁力計1112和陀螺儀1113均輸出橫軸、縱軸和豎軸三軸數(shù)據(jù)。
[0027]本實施例中，電源模塊113包括整流儲能電路1131、閾值控制及充電電路1132、鋰電池1133和降壓電路1134。本實施例中，閾值控制及充電電路1132包括閾值控制電路和充電電路(圖中未示出)。壓電陶瓷片產(chǎn)生的是交流、瞬間電壓，整流儲能電路1131將壓電陶瓷片產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并用陶瓷電容將電能進行存儲，當陶瓷電容的電壓達到設定電壓值(本實施例中一般5V以上)時，閾值控制電路控制充電電路給鋰電池1133充電，本實施例中，鋰電池1133的電壓在4.0V左右，其他元件或模塊都屬于低電壓、低功耗元件，工作電壓在3.6V以下，降壓電路1134負責將電壓調(diào)到適合其他元件或模塊工作的電壓值。值得一提的是，電源模塊113另一個作用是作為觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號用于在長時間待機后(兩天以上)喚醒系統(tǒng)。
[0028]下面具體介紹腳步運動檢測的具體流程。圖4為本實施例中腳步運動監(jiān)測的流程圖；圖5為本實施例中MCU對數(shù)據(jù)進行處理的具體流程圖。
[0029]本實施例中，腳步監(jiān)測裝置11是一片貼有電子元件的PCB板，使用一個硬性盒子裝載起來。按照以下步驟進行運動檢測:
(I)首先按照圖2所示，將腳步監(jiān)測裝置11、導線005、壓電陶瓷片、硬板片002安裝好，接通電源，系統(tǒng)即開始工作。
[0030](2)對各模塊初始化，此步驟主要進行以下幾個方面的工作:(a)設定MCUl 14的工作頻率和實時時鐘頻率，配置與運動監(jiān)測模塊111端口的輸入和輸出方向；(b)通過I2C方式設定加速計1111、磁力計1112、陀螺儀1113和氣壓計1114的工作模式和數(shù)據(jù)輸出頻率，其中，要設定加速度計1111的靜止閾值和運動閾值，并產(chǎn)生一個中斷信號，即當數(shù)據(jù)小于某個閾值時，認為處于靜止狀態(tài)，大于另一個閾值認為是處于運動狀態(tài)；(C)通過UART方式設定藍牙模塊115的工作模式、設備名稱和連接參數(shù)；(d)清空MCU114內(nèi)部的存儲器；(e)GPS模塊112為主動輸出模式，無須做任何設置，直接通過控制其電源，實現(xiàn)關(guān)閉和開啟功能，與其連接的MCU114的接收端口要設置成模塊配套的串口波特率。
[0031](3)加速度計1111進入工作:M⑶114通過I2C方式向加速度計1111發(fā)送指令，使加速計1111進入檢測工作狀態(tài)，開始檢測腳部運動。
[0032](4)加速度計1111開始工作后，首先根據(jù)加速度計1111的中斷輸出口，判斷腳部是處于運動狀態(tài)還是靜止狀態(tài)。若是運動狀態(tài)，對加速度計1111、磁力計1112、陀螺儀1113、氣壓計1114和GPS模塊112進行數(shù)據(jù)采集。
[0033](5)檢測到有運動動作時，磁力計1112、陀螺儀1113和氣壓計1114進入檢測工作狀態(tài)，同時藍牙模塊115進入廣播狀態(tài)，等待連接；GPS模塊112的工作除了受運動影響，還要受時間控制，必須每經(jīng)過3分鐘才工作一次，收取數(shù)據(jù)后馬上又關(guān)閉，節(jié)省耗電量。當然，在本實施例的一些情況下，根據(jù)具體情況，GPS模塊112也可以每經(jīng)過4分鐘或其他時間間隔工作一次。
[0034](6)數(shù)據(jù)采集:運動監(jiān)測模塊111開啟后即會有數(shù)據(jù)輸出，通過I2C或UART輸出的數(shù)據(jù)，MCU114進行多次采集，然后累加取平均值；GPS模塊112輸出的數(shù)據(jù)無需處理，只需根據(jù)輸出的數(shù)據(jù)判斷是否為有效的GPS數(shù)據(jù)即可(一般接收到三顆衛(wèi)星信號，就認為輸出的是有效值)。
[0035](7)數(shù)據(jù)處理:MCU114根據(jù)采集到數(shù)據(jù)，按照一定的判別方式，得出腳步運動情況。具體如下:
(a)加速度計1111的數(shù)據(jù)經(jīng)過累加取平均值，相當進行一次過濾，將橫軸、縱軸和豎軸三軸的數(shù)據(jù)，分別進行前后兩次的數(shù)據(jù)進行比較得到變化值，本實施例中，為了描述方便，將橫軸、縱軸和豎軸分別標記為X軸、Y軸和Z軸，X軸為例:
Δ X = Xn - Xn-1，其中，Λ X為X軸前后兩次的數(shù)據(jù)變化值，Xn為X軸第η次的數(shù)據(jù)，Xn-1為X軸第η-1次的數(shù)據(jù)；
然后判斷變化值是否達到最小要求:
若Λ Χ< Δ Xmin，判斷下一組數(shù)據(jù)；
若Λ Χ> Δ Xmin,搜索判斷X軸的Xmin値和Xmax ；
直至得到Xmin和Xmax就能判斷X軸的變化過程。Y軸和Z軸同理得到。
[0036]由于在安放監(jiān)測部分I時，已經(jīng)規(guī)定好了 X軸、Y軸和Z軸的坐標方向，如向前為X軸正方向，向右為Y軸正方向，向上為Z軸正方向。腳部運動時，其中兩軸的數(shù)據(jù)變化是比較大的，Z軸是肯定變化的，取X軸和Y軸變化值的絕對值:
Δ Xmax_min = |Xmax - Xmin
Δ Ymax_min = |Ymax - Ymin
比較兩者變化，從而得到向前/向后或向左/向右的判斷結(jié)果，再根據(jù)最大值和最小值的正負值判斷出前、后、左、右動作。同時也完成了行走一步的步伐判斷。
[0037]判斷出步伐后，計算出max與min值的時間，并設定每次的采樣間隔相等。假設Δ t為采樣間隔，an第η點加速度，a0 = 0，VO = O。
[0038]Vl = al* Δ t
V2 = Vl+a2* Δ t
Vn = (al+a2.....an) * Δ t
速度和時間的積分累加得到距離:
S = / Vn* Δ t
(b)陀螺儀1113得到的數(shù)據(jù)是角速度，表示單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的角度；將水平面作為一個開始點，它相對水平面的變化是通過積分累加得到的。其可以與加速度計1111的數(shù)據(jù)結(jié)合進行卡爾曼濾波，得到一個比較真實的平面偏轉(zhuǎn)姿態(tài)。
[0039](c)磁力計1112的數(shù)據(jù)處理，利用磁力計1112始終指向北的特性，將獲取到的數(shù)據(jù)進行累加，得到當前所處指向相對于正北向的偏移量，作為下次運動開始的參考原點。
[0040](d)氣壓計1114輸出的數(shù)據(jù)包括氣壓值與當前溫度，氣壓單位為Mbar，溫度單位為攝氏度，根據(jù)Mbar與Par的關(guān)系:lPa = lOOMbar，轉(zhuǎn)換成標準Pa為單位的數(shù)據(jù)進行保存，氣壓與海拔高度的關(guān)系比較復雜，他們之間的轉(zhuǎn)換由移動終端2完成。
[0041](e) MCU114接收到GPS數(shù)據(jù)，判斷其有效性，有效則連同上述計算的結(jié)果一起保存，無效則直接丟棄，只保存上述計算結(jié)果。
[0042](f)移動終端2可以通過藍牙模塊115對腳步監(jiān)測裝置11設置步伐數(shù)、距離、運動提醒、氣壓過低/過高等警報作用。每次數(shù)據(jù)處理完畢后，都會比較是否有符合告警設置的數(shù)據(jù)，若有就發(fā)送提示信息到移動終端2，同時通過振動模塊116進行提醒。
[0043](8)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，根據(jù)當前藍牙模塊115與移動終端2的連接狀態(tài)，決定數(shù)據(jù)是否保存下來，若已經(jīng)連接，即將數(shù)據(jù)發(fā)送到移動終端2上，不進行保存處理。若處于斷開狀態(tài)，則將數(shù)據(jù)保存下來，等待下次連接時，再一起發(fā)送出去。
[0044](9)若加速度計1111沒有檢測到運動動作，則關(guān)閉磁力計1112、陀螺儀1113、氣壓計1114、GPS模塊112和藍牙模塊115，降低功耗。連續(xù)10秒內(nèi)無運動動作，MCU114進入休眠模式，以節(jié)省更多電耗。當然，在本實施例的一些情況下，這里的10秒也可以調(diào)整為其他的大小。
[0045](10)若5分鐘內(nèi)，加速度計1111檢測到運動，MCUl 14馬上喚醒，判斷加速度計1111的運動強度。若5分鐘內(nèi)一直都處于靜止狀態(tài)，MCU114進入待機狀態(tài)，電耗達到最低。進入待機時，MCUl 14將會關(guān)閉加速度計1111。此時，只有壓電陶瓷片產(chǎn)生電能時才能喚醒，系統(tǒng)方可重新進入工作狀態(tài)。值得一提的是，在本實施例的一些情況下，這里的5分鐘可以調(diào)整成其他的大小。
[0046](11)壓電陶瓷片的發(fā)電過程:腳部運動時，是一抬一壓的，當壓下時，將腳跟力壓在硬板片002上，硬板片002再將力通過錐形彈性墊片003傳送到壓電陶瓷片上，使其發(fā)生形狀變化，從而在壓電陶瓷片的兩面產(chǎn)生電能；當抬腳時，壓電陶瓷片恢復正常形狀，也會產(chǎn)生電能，兩次產(chǎn)生的電荷極性是相反的，所以輸出是交流電。壓電陶瓷片輸出的交流電經(jīng)過橋式整流轉(zhuǎn)化成直流電，并用陶瓷電容儲存起來。每次輸出的電能范圍為:1一 10V，20mff-50mff,電量比較小，必須經(jīng)過儲存累加，達到一定數(shù)值后方能給其他元件供電。使用閾值控制電路使儲存電壓達到5V-9V范圍內(nèi)，再輸出到充電電路。本實施例中，充電電路是由一個專門為鋰電池充電的IC組成，可以實現(xiàn)恒定電流、恒定電壓線性充電。鋰電池1133是一個帶有過充過放保護功能的電池，標準電壓為4.0Vo鋰電池1133為系統(tǒng)供電必須經(jīng)過一個線性低壓差電源IC(LDO)進行降壓處理后，輸出標準的3.3V電源。
[0047]總之，在本實施例中，該新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)可全面監(jiān)測運動狀態(tài)，并通過藍牙及時更新到移動終端2的APP應用軟件。該新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)可將人行走產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能，并通過特殊的處理電路將該電能儲存起來，以便給自身系統(tǒng)供電。APP應用軟件可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)做一些特殊應用，如功能齊全的計步器、跳舞步伐裝置、老人行走監(jiān)測儀或腳部健康監(jiān)測儀等等，其應該較為廣泛。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)測部分和移動終端，所述監(jiān)測部分與所述移動終端通過藍牙方式進行通訊，所述監(jiān)測部分嵌入到鞋底后端內(nèi)部預留的空間位置，所述移動終端裝有APP應用軟件，所述監(jiān)測部分包括腳步監(jiān)測裝置，所述腳步監(jiān)測裝置設置在所述空間位置的底端，所述腳步監(jiān)測裝置監(jiān)測腳步的多種運動狀態(tài)并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行保存，同時將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)通過藍牙傳送到所述移動終端的APP應用軟件進行更新，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括運動時間、靜止時間、運動步伐數(shù)、運動速度、運動距離、運動軌跡及所處位置的海拔高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測部分還包括用于將腳步運動的機械能轉(zhuǎn)換成電能的壓電單元，所述壓電單元設置在所述腳步監(jiān)測裝置的上方，所述壓電單元與所述腳步監(jiān)測裝置之間預留一定的壓縮空間，所述壓電單元的上表面和下表面分別通過一根導線與所述腳步監(jiān)測裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電單元為采用PZT材料制成的圓形雙晶體壓電陶瓷片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述腳步監(jiān)測裝置包括運動監(jiān)測模塊、GPS模塊、電源模塊、MCU和藍牙模塊，所述運動監(jiān)測模塊與所述MCU連接、用于對腳步的運動采集數(shù)據(jù)并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述MCU進行處理，所述GPS模塊與所述MCU連接、用于記錄行走過的運動軌跡，所述電源模塊分別與所述運動監(jiān)測模塊、GPS模塊、MCU和藍牙模塊連接、用于將所述壓電陶瓷片輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并存儲電能、同時將電壓調(diào)整到其他模塊工作的電壓值，所述藍牙模塊與所述MCU連接、用于將所述MCU的數(shù)據(jù)上傳到所述移動終端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述腳步監(jiān)測裝置還包括振動模塊，當所述腳步監(jiān)測裝置開始工作、低電壓或有預設的告警時，所述MCU控制所述振動模塊發(fā)出振動信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述運動監(jiān)測模塊包括加速度計、磁力計、陀螺儀和氣壓計，所述加速度計、磁力計、陀螺儀和氣壓計均與所述MCU連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊包括整流儲能電路、閾值控制及充電電路、鋰電池和降壓電路；所述整流儲能電路將所述壓電陶瓷片產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并用陶瓷電容將電能進行存儲，當所述陶瓷電容的電壓達到設定電壓值時，所述閾值控制及充電電路給所述鋰電池充電，所述降壓電路將所述鋰電池輸出的電壓調(diào)整到其他模塊工作的電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU通過I2C接口接收所述運動監(jiān)測模塊采集的數(shù)據(jù)，所述MCU通過UART方式接收所述GPS模塊的數(shù)據(jù)和所述藍牙模塊的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)還包括設置在所述壓電陶瓷片上方的硬板片，所述硬板片的底面粘有多個依次排列的錐形彈性墊片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型腳步運動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述錐形彈性墊片的個數(shù)為三個。
【文檔編號】G01D21/02GK104490398SQ201410766297
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】李勇華, 姚永歡 申請人:江門市新會區(qū)六度軟件有限公司