一种智能健康水杯与手表一体化系统 |
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| 申请号 | CN201610975548.7 | 申请日 | 2016-11-07 | 公开(公告)号 | CN106308348A | 公开(公告)日 | 2017-01-11 |
| 申请人 | 广东工业大学; | 发明人 | 洪振兵; 陈安; 曾泓; 莫志烨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 实施例 公开了一种智能健康 水 杯与 手表 一体化系统，用于解决目前市面上的智能水杯的饮水提醒当水杯不处于用户的身边时，达不到提醒效果，且水杯不能实时结合准确的用户喝水信息，从而导致饮水提醒时间不够精确的技术问题。本发明实施例包括：水杯和手表，水杯中的水杯 电路 包括第一主控模 块 、第一通讯模块、红外测温模块及称重模块，手表的手表电路包括第二主控模块、第二通讯模块及震动模块，水杯电路用于进行测量环境 温度 及杯内水的重量并通过第一通讯模块将处理后的信息传输到手表电路，手表电路用于通过震动提示进行饮水提醒。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能健康水杯与手表一体化系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种智能健康水杯与手表一体化系统技术领域[0001] 本发明涉及水杯领域，尤其涉及一种智能健康水杯与手表一体化系统。 背景技术[0002] 水对的生命起着重要的作用，它是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。没有食物可活上2个月，但是没有水最多只能活几天，水是生存最必须的物质，一个正常的成年人，身体的60％－70％是水。人在每日对水的摄入中除了从食物中获取，很大一部分需要饮水补充。充足的饮水有利于保持身体细胞的活性，有规律的饮水有利于促进身体的新陈代谢，对人的健康起到促进作用。 [0003] 然而许多人不知道每天应该喝多少水才适合，事实上，很多人由于各种原因，如忙于工作，剧烈运动等等，未能得到及时补水而不知不觉处于缺水状态，有的人即使处于相对舒适的环境中，也会因感知不了口渴而没有及时补水而导致身体实际上处于缺水状态。因此，适时及充足的饮水对一个人来说尤为必要。 [0004] 随着现代科技的不断进步，一些为解决未能适时补水问题的智能化水杯逐步被设计出来。但是目前市面上的智能水杯的饮水提醒主要设置于水杯上，靠水杯上设置的显示屏进行提醒，当水杯不处于用户的身边时，达不到提醒效果，且水杯的饮水提醒基于用户上一次使用水杯时进行检测的数据分析而得，因此不能实时对用户实际身体状况进行检测得到准确的身体状况信息，从而导致饮水提醒时间不够精确。 发明内容[0005] 本发明实施例提供了一种智能健康水杯与手表一体化系统，解决了目前市面上的智能水杯的饮水提醒当水杯不处于用户的身边时，达不到提醒效果，且水杯不能实时结合准确的用户喝水信息，从而导致饮水提醒时间不够精确的技术问题。 [0006] 本发明实施例提供的一种智能健康水杯与手表一体化系统，包括： [0007] 水杯和手表，水杯包括杯体和水杯电路，水杯电路设置于杯体底部； [0008] 手表包括手表表体和手表电路，手表电路设置于手表表体内部； [0009] 水杯电路包括第一主控模块、第一通讯模块、红外测温模块及称重模块，手表电路包括第二主控模块、第二通讯模块及震动模块； [0010] 第一主控模块包括第一控制电路，用于进行对红外测温模块及称重模块的数据的采集和处理； [0011] 第一通讯模块包括第一无线收发电路，用于与手表进行通讯连接； [0013] 第二主控模块包括第二控制电路，用于进行对红外测温模块及称重模块的数据的采集和处理； [0014] 第二通讯模块包括第二无线收发电路，用于与水杯进行通讯连接； [0015] 震动模块包括震动电路，用于根据所述第二主控模块的指令进行对应震动提醒佩戴者； [0016] 水杯电路通过第一通讯模块与手表电路第二通讯模块通讯连接。 [0018] 第二控制电路包括第二主控芯片，第二主控芯片包括第二AD转换器和第二定时器。 [0019] 可选地，第一无线收发电路包括第一单片无线收发器芯片，用于与手表电路的第二无线收发电路进行通讯连接； [0020] 第二无线收发电路包括第二单片无线收发器芯片，用于与水杯电路的第一无线收发电路进行通讯连接。 [0021] 可选地，红外测温传感器用于实时测量环境温度； [0022] 红外测温传感器通过硬件I2C接口与第一主控芯片连接。 [0023] 可选地，称重传感器包括称重传感器电路，称重传感器电路包括应变片、定值电阻和转换器芯片； [0024] 应变片包括第一应变片和第二应变片，第一应变片设置于称重传感器电路顶部，第二应变片设置于称重传感器电路底部； [0026] 转换器芯片与应变片连接，用于将电压差进行A/D转换。 [0027] 可选地，水杯电路还包括水温测量电路和水温显示电路； [0028] 水温测量电路包括温度传感器，用于测量水杯中水的温度； [0029] 水温显示电路包括显示芯片和LED显示灯； [0030] 水温显示电路与水温测量电路连接，用于显示由水温测量电路测量得到的水温。 [0031] 可选地，水杯电路还包括第一供电电路和第一电量检测电路； [0032] 第一供电电路包括第一锂电池，用于给水杯电路供电； [0033] 第一电量检测电路包括A/D转换电路，用于检测第一供电电路电压； [0034] 手表电路还包括第二供电电路和第二电量检测电路； [0035] 第二供电电路包括第二锂电池，用于给手表电路供电； [0036] 第二电量检测电路包括A/D转换电路，用于检测第二供电电路电压。 [0037] 可选地，手表电路还包括心率检测传感器，用于实现心率和脉搏的检测。 [0038] 可选地，手表电路还包括显示模块； [0039] 显示模块包括显示电路和OLED显示屏，用于心率、显示饮水量及环境温度； [0041] 可选地，水杯与手表通过2.4-2.5GHz频段进行通信。 [0042] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点： [0043] 本发明实施例提供了一种智能健康水杯与手表一体化系统，包括：水杯和手表，水杯包括杯体和水杯电路，水杯电路设置于杯体底部；手表包括手表表体和手表电路，手表电路设置于手表表体内部；水杯电路包括第一主控模块、第一通讯模块、红外测温模块及称重模块，手表电路包括第二主控模块、第二通讯模块及震动模块，通过红外测温模块测量环境温度，称重模块获取水杯水的重量，得知用户的饮水情况，并通过震动模块进行手表上的饮水震动提醒，使得用户体内时刻处于最佳的水平衡状态，帮助用户养成良好的饮水习惯，解决了目前市面上的智能水杯的饮水提醒当水杯不处于用户的身边时，达不到提醒效果，且水杯不能实时结合准确的用户喝水信息，从而导致饮水提醒时间不够精确的技术问题。附图说明 [0044] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。 [0045] 图1为本发明实施例提供的一种智能健康水杯与手表一体化系统的一个实施例的结构示意图； [0046] 图2为本发明实施例提供的一种主控芯片电路图； [0047] 图3为本发明实施例提供的一种传感器电路图； [0048] 图4为本发明实施例提供的一种称重传感器电路图； [0049] 图5为本发明实施例提供的一种温度传感器； [0050] 图6为本发明实施例提供的一种水温显示电路图； [0051] 图7为本发明实施例提供的一种A/D转换电路； [0052] 图8为本发明实施例提供的一种震动提示电路； [0053] 图9为本发明实施例提供的一种RTC实时时钟电路； [0055] 图11为本发明实施例提供的一种温度传感器时序图。 [0056] 图示说明，1水杯电路，2第一主控模块、3第一通讯模块、4红外测温模块、5称重模块、6手表电路、第二主控模块7、8第二通讯模块、9震动模块。 具体实施方式[0057] 本发明实施例提供了一种智能健康水杯与手表一体化系统，用于解决目前市面上的智能水杯的饮水提醒当水杯不处于用户的身边时，达不到提醒效果，且水杯不能实时结合准确的用户喝水信息，从而导致饮水提醒时间不够精确的技术问题。 [0058] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0059] 请参阅图1，本发明实施例提供的一种智能健康水杯与手表一体化系统，包括： [0060] 水杯和手表，水杯包括杯体和水杯电路1，水杯电路1设置于杯体底部；手表包括手表表体和手表电路6，手表电路6设置于手表表体内部；水杯电路1包括第一主控模块2、第一通讯模块3、红外测温模块4及称重模块5，手表电路6包括第二主控模块7、第二通讯模块8及震动模块9；第一主控模块2包括第一控制电路，用于进行对红外测温模块及称重模块的数据的采集和处理；第一通讯模块3包括第一无线收发电路，用于与手表进行通讯连接；称重模块5包括称重传感器，用于获取水杯中水的重量；第二主控模块7包括第二控制电路，用于进行对红外测温模块及称重模块的数据的采集和处理；第二通讯模块8包括第二无线收发电路，用于与水杯进行通讯连接；震动模块9包括震动电路，用于根据所述第二主控模块的指令进行对应震动提醒佩戴者；水杯电路1通过第一通讯模块3与手表电路6第二通讯模块8通讯连接。 [0061] 需要说明的是，水杯与手表为一体化设计。其中，水杯为主机，通过称重传感器实时获取水杯内的水的当前重量，并通过算法得出用户饮水量。手表为从机，具有自主操作的功能。用户输入自身体重，即可算出每日饮水量需求，将其折算成八个时间点，在特定时间内，若用户饮水量不达标则提醒用户饮水，同时用户可根据需求，输入定时时间进行吃药提醒。在显示时间的基础上，智能手表测量用户的心率，并将其与从水杯传输得来的饮水量与环境温度进行显示。同时判断用户是否长时间处于高温状态，以及是否长时间处于运动或紧张状态，提示用户饮水。 [0062] 进一步地， [0063] 第一控制电路包括第一主控芯片，第一主控芯片包括硬件I2C接口、第一AD转换器和第一定时器； [0064] 请参阅图2，水杯电路1中使用STM8S105K4主控芯片作为主控芯片，该主控芯片采用32脚的封装形式，足够水杯电路1所有功能的实现。利用第一主控芯片内部的AD转换器进行数据的采集与处理，且第一定时器采用内部高速振荡器产生的时钟信号，进行定时操作，并在定时终端中进行数据处理。 [0065] 第二控制电路包括第二主控芯片，第二主控芯片包括第二AD转换器和第二定时器，前述的第一主控芯片或第二主控芯片均采用STM8S105K4芯片。 [0066] 请参阅图2，手表电路6上的主控芯片使用STM8S105K4主控芯片，手表上的心率检测需要用到第二主控芯片上的第二定时器输入捕获到的心率数据，并在TIMI定时器终端中进行数据获取及处理。同时使用外部终端，实现对按键的扫描并结合OLED显示屏进行界面切换。 [0067] 进一步地，第一无线收发电路包括第一单片无线收发器芯片，用于与手表电路6的第二无线收发电路进行通讯连接； [0068] 第二无线收发电路包括第二单片无线收发器芯片，用于与水杯电路1的第一无线收发电路进行通讯连接。 [0069] 第一单片无线收发器芯片和第二单片无线收发器芯片均为NRF24L01单片无线收发器芯片，是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段的单片收发芯片，输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为6dBm时电流消耗为9.0mA，工作在接受模式时为12.3mA，在掉电模式和待机模式下电流消耗模式更低，可达到900nA。相比蓝牙功率更小，体积更小，且仅需传输少量数据，固采用NRF24L01单片无线收发器芯片作为手表与水杯的无线收发器芯片，以实现手表与水杯的通讯。 [0070] 进一步地， [0071] 红外测温传感器用于实时测量环境温度； [0072] 红外测温传感器通过硬件I2C接口与第一主控芯片连接。 [0073] 请参阅图3，红外测温传感器用于对环境温度的实时监测，使用MLX90615红外测温传感器，为一种医用传感器，精度为0.5℃，小尺寸，低成本，可测量范围为-40到115℃。 [0074] 该传感器为硬件I2C通讯，连接单片机的I2C接口进行通讯，实时对环境进行测量，并传输返回数据，该数据再通过单片无线收发器芯片传输至从机进行显示并提醒。在正常情况下用于对环境温度的监测，在使用者需要测量体温时仅需将手指触碰于红外探头处即可测量，并在手表上进行查看。 [0075] 进一步地， [0076] 称重传感器包括称重传感器电路，称重传感器电路包括应变片、定值电阻和转换器芯片； [0077] 应变片包括第一应变片和第二应变片，第一应变片设置于称重传感器电路顶部，第二应变片设置于称重传感器电路底部； [0078] 第一应变片和第二应变片构成惠斯登电桥，用于感受到重物时增大电压差； [0079] 转换器芯片与应变片连接，用于将电压差进行A/D转换。 [0080] 请参阅图4，称重传感器电路由两个应变片及两个定值电阻构成，称重传感器电路顶部和底部各有一个应变片，构成惠斯登电桥，当有水杯中有水的时候，传感器的两对应变片分别拉升和挤压，使电桥两端的电压差增大，电压差再经过外部A/D模块进行128倍增益进行A/D转换，数字量传输至第一主控芯片进行算法计算，最终获得该重物的重量。称重传感器电路中的HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。水杯使用该称重传感器获取水的重量并换算为水的体积，通过检测其重量稳定值得变化，拟合变化曲线，推算出饮用者已经饮用的水量。 [0081] 进一步地， [0082] 水杯电路1还包括水温测量电路和水温显示电路； [0083] 水温测量电路包括温度传感器，用于测量水杯中水的温度； [0084] 水温显示电路包括显示芯片和LED显示灯； [0085] 水温显示电路与水温测量电路连接，用于显示由水温测量电路测量得到的水温。 [0086] 请参阅图5，水温检测电路使用DS18B20温度传感器对水杯内水的温度进行采集，DS18B20温度传感器是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。且DS18B20温度传感器仅需要使用水杯内单片机的一个IO口进行传输。测量水温使用的封装为金属外壳封装，故可将该传感器伸入水中进行测量，提高测量准确性。 [0087] 请参阅图6，水温显示电路包括74HC595显示芯片和LED显示灯。医学专家建议，温水比较合适18-45度左右，过烫的水不仅会损伤牙珐琅质，还会强烈刺激咽喉、消化道和胃的粘膜。长期饮用热水会导致各种器官起变化，比如，喜饮摄氏62度以上热茶的人的胃壁变得容易受损伤，因此是冬天，喝的水也不宜超过摄氏50度。而大量喝冰水容易引起胃黏膜血管收缩，影响消化、刺激胃肠，使胃肠的蠕动加快，甚至引起肠痉挛，导致腹痛、腹泻。因此喝水温度的适宜对人体健康尤为重要。水杯电路1中水温显示电路使用8颗LED灯作为温度的显示，温度与LED灯对应情况如图6所示，其中，蓝色代表温度低，绿色代表最适宜饮水温度，黄色代表需小心烫伤，红色代表水温过高，不能饮用。对LED的控制采用显示芯片，显示芯片具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器有相互独立的时钟。利用其串行移位可减少IO口的使用。 [0088] 进一步地， [0089] 水杯电路1还包括第一供电电路和第一电量检测电路； [0090] 第一供电电路包括第一锂电池，用于给水杯电路1供电； [0091] 第一电量检测电路包括A/D转换电路，用于检测第一供电电路电压。 [0092] 第一供电电路采用3.7V、510mA的锂电池，截止电压最高为4.2V，最低为3V，因第一单片无线收发器芯片的供电电压为1.9V～3.6V，红外测温传感器的供电电压为2.6～3.4V，超过其电压最大值，有烧坏芯片的风险，而单片机供电电压为3V～5V，故先使用升压模块进行升压至5V，其输入电压范围为0.9V～5V，再通过AMS1117稳压器对其进行降压至3.3V，以统一所有元器件的供电电压，满足所有供电条件。经测量，锂电池电量可供使用20小时。 [0093] 请参阅图7，第一电量检测电路采用单片机内部的A/D转换电路，转换模式为单次转换。参考电压为3.3V，与单片机为同一电压值。采样电压为电池电压进行分压后的值，当电源电压为3.3V时，即参考电压为2.2V时，可通过杯壁上的LED缓慢的流水灯进行低电量提醒，提醒用户及时充电。 [0094] 进一步地， [0095] 手表电路还包括心率检测传感器，用于实现心率和脉搏的检测。 [0096] 心率检测电路使用的是SON7015传感器及四运放SON3130传感器。SON7015为心率传感器，原理为光反射式传感，其工作电流只有0.2mA,比同类传感器节省10倍到50倍，并可实现脉搏的测量，输出的方波为0-3V，可供单片机读取。 [0097] 进一步地， [0098] 手表电路还包括显示模块； [0099] 显示模块包括显示电路和OLED显示屏，用于心率、显示饮水量及环境温度； [0100] 其中，OLED显示屏使用0.96寸显示屏，分辨率128*64，可显示精细的内容。与传统的LCD显示屏相比，功耗更低，且分辨率更高，点阵更多，体型更小。OLED模块使用I2C接口通讯，仅需使用两个IO口，I2C接口时序由IO口模拟。显示屏上分为三级菜单，分别为主页面，菜单项及功能设置项。主页面显示的内容有时间，心率，饮水量，环境温度，及当前状态。菜单项有身体数据设置，饮水量查看，及定时吃药，给使用者以多功能及方便性与实用性。 [0101] 震动电路包括马达和三极管，三极管用于驱动马达。 [0102] 进一步地， [0103] 水杯与手表通过2.4-2.5GHz频段进行通信。 [0104] 请参阅图8，震动提示电路使用1020手机扁平马达，体型小。工作电压为2.4V～3.6V，额定电流为70mA，因此需要用三极管进行驱动。驱动三极管使用8550PNP管，8550为开关型PNP管，最大集电极电流为0.5A，直流电增益:10to 60，能满足基本需求。因此单片机IO口仅需输出低电平即可驱动电机振动，正常情况下IO口为高电平，三极管不导通。 [0105] 请参阅图9，为RTC实时时钟电路，是一种DS1302电路。该是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.0V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。RTC实时时钟电路内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。RTC实时时钟电路与现有电路相比，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。32.768kHz晶振使用贴片无源晶振。在单片机烧录程序后设定起始时间并不需做出更改。 [0106] 进一步地， [0107] 手表电路6还包括第二供电电路和第二电量检测电路； [0108] 第二供电电路包括第二锂电池，用于给手表电路6供电； [0109] 因手表对体积的限制较大，故供电电路不能与水杯上的供电电路相同，手表上大部分器件直接用3.7V，480mA锂电池供电，单片无线收发器芯片需对电压进行降压，降压时采用AMS1117稳压器直接对3.7V进行降压供给单片无线收发器芯片使用，而RTC实时时钟的备用电池则使用3V的CR1220锂电池供电，正常情况下使用3.7V电压供电，当电压过低时自动切换为锂电池供电，保证时钟的持续更新。经测量，锂电池电量可供使用16小时。 [0110] 第二电量检测电路包括A/D转换电路，用于检测第二供电电路电压。 [0111] 请参阅图7，电量检测采用单片机内部的AD转换，转换模式为单次转换。参考电压为纽扣电池3V，与单片机为同一电压值。采样电压为锂电池分压后的值，当电源电压为3.3V时，即参考电压为2.2V时，通过OLED上的界面显示及手表震动进行低电量提醒，提醒用户及时充电。 [0112] 以上为对本发明实施例提供的一种智能健康水杯与手表一体化系统的硬件的详细描述，以下将对本发明实施例提供的一种智能健康水杯与手表一体化系统的软件进行详细的描述。 [0113] 水杯采集用户饮水量、环境温度及水温，水温通过LED阵列显示以防用户饮用过冷或过热的水，环境温度及饮水量则传输至手表。手表整合水量，环境温度，心率等数据，将其显示在OLED显示屏上。用户可在手环上输入自己的体重，经过内置公式计算每日所需饮水量。同时，手表根据正常人生活作息，划分为八个时间段提醒饮水。同时，在高温及心率持续过高的情况下，手表通过震动及OLED界面显示提醒用户补水。为方便用户个性需求，手表上加入了定时吃药提醒功能，作为辅助功能以便用户使用。用户可按键唤醒手表，在主菜单上看到饮水量，环境温度及此时的心率。长时间未进行操作手表将关闭显示以降低功耗，当水杯与手表通讯超出范围时，手表进行震动及显示提醒以防用户丢失或遗漏水杯。 [0114] 请参阅图10，为水杯软件流程图。 [0115] (1)称重程序 [0116] 利用主控芯片自带的adc功能，将称重传感器电路测得的数据经过adc转换变成单片机可以识别的数字信号。由于adc为12位精度，在程序上将它转换为10进制储存，方便数据处理和传输。并根据此整理出一条测重曲线，拟合过后的曲线基本乘线性变化，误差基本可以小于一克，有利于提高对用户饮水量算法计算的准确性。 [0117] (2)水温程序 [0118] 请参阅图11，为温度传感器时序图。水温测试运用温度传感器，仅需一个IO口控制高低电平占空比来与模块通信，按照温度传感器数据手册中时序图向模块写入读操作，温度传感器即返回一个温度值，温度传感器使用金属封装，探头伸入水杯中，提高测量准确性。温度传感器由于只有一个数据口，所以对时序的要求非常高，延时必须要精确到微秒级，同时一个IO口，写操作时配置为输出模式，读操作配置为输入模式，非常考验对时序的理解。 [0119] 程序一开始需对温度传感器发送信号，检查模块是否连接正常。然后再写入0xcc跳过ROM，然后写入0x44启用温度转换，再将温度传感器初始化，写入0xcc，0xbe读取温度。读取的温度分为高八位和低八位，读操作要两次完成，再进行整合。 [0120] (3)环境温度程序 [0121] 红外测温传感器使用硬件I2C接口通讯，无需考虑延时的问题，硬件已能完成这一项工作。一开始就要对I2C接口初始化，按照红外测温传感器的要求配置即可。初始化完成之后，等待总线空闲，然后向红外测温传感器发送起始位。每次操作完成都要清除地址。在进行操作前，要先写入红外测温传感器的地址，红外测温传感器才能识别。再写入0x27，返回环境温度，再进行读操作即可。同样，环境温度也分为高位及低位两个部分，都需整合处理。 [0122] 因红外测温传感器灵敏度过高，为得到稳定的温度数据，单片机获取十次数据，去除掉最高最低两个温度，再将中间温度取平均值，以获取准确的环境温度。 [0123] (4)LED水温显示程序 [0124] LED显示利用显示芯片的功能，根据时序将数据串入并出，仅用三个IO口控制八个LED灯，分别为串行移位时钟，数据时钟及数据。在写入数据过程中，每写入一位，便需要产生一次数据时钟的脉冲，当所有数据传输完成后输出移位脉冲将所有数据对应显示芯片每一个数据输出口进行输出。显示芯片不仅节约了CPU及IO口的使用，也方便程序的修改移植。 [0125] (5)数据处理程序 [0126] 利用主控芯片中的TIM1设置约为1s的中断，在终端中，读取水温，环境温度以及水量，并进行无线传输。其中水量和环境温度需经过三次稳定下的值进行计算处理，因为水量和环境温度的变化可能会受无关因素影响较大，所以需要软件处理，而水温的变化较为缓慢，所以不必采取这种方法。 [0127] 考虑到在户外运动或者日常生活中，可能会不小心碰倒水杯导致水溢出，所以在程序中设定，如果每一次读取的数值中，极短时间内若有一次“喝掉”的数值超过水杯容纳的水量的三分之二，便将这次饮水视为无效。这将会把意外损失掉的水排除，不影响智能水杯的正常使用。 [0128] (6)无线传输程序 [0129] 在水杯端，所有的程序都是用来发送给手表进行显示，因此只需要把单片无线收发器芯片初始化完成，正确写入本地地址和发送地址，便可与手表端进行通信。单片无线收发器芯片使用SPI通信，用IO口模拟SPI。在初始化程序中，将单片无线收发器芯片初始化设置有10次重发，防止因处于发送极限距离传输失败。只允许频道0收发，具有自动应答功能，收发一致为2.4GHZ，发射速率为1MHZ。对于单片无线收发器芯片的操作，要先写寄存器的地址，然后再写入数值或者读取数值。 [0130] 在发送端程序中，每次发送成功时，状态寄存器的数值为0x2e，要是发送超过最大次数，状态寄存器的标志位会置高，要通过软件置高清零。如果不清零，就不能进行下一次发送。 [0131] 手表： [0132] (1)无线传输程序 [0133] 手表作为接收端，初始化为接收模式之后，一直接收来自水杯发送过来的各种初始数据，然后再在单片机中处理数据。接收端要求不大，只要接收到数据之后其他程序能够调用即可。但当超过传输范围时，接收不到数据，所以单片机中的参数就一直不会改变。为了应对这样的不足，当超出范围时，接收数据的数组值不会变化，以红外测温的值为例，其小数点后的值通常情况下会发生变化，当读取到数值不发生改变时，计时一段时间，假设数值仍然不发生变化，则以超出通讯范围处理，当回到通讯范围内后，即恢复使用。 [0134] 接受端的程序只要设置为接受模式后，接收到数据时，RX_DR为高。同时TX_DS，MAX_PT，都为高，需要通过写1来清除中断标志。 [0135] (2)提醒程序 [0136] 智能手表不同于手机APP，其具有一个明显的优点即提醒时不容易被人为地忽略，用户忙碌时，手机APP的提醒可能难以引起注意，而手表接触到人体的震动可切实感受得到。 [0137] 人体的饮水可以大致分为八个时间点进行科学化地补水。因此，从实时时钟中读取到的时间到达程序规定的时间，且当前时间点的饮水量并未达到要求的时，手表便会震动提醒及OLED显示提醒。当处于环境温度过高，运动或紧张引起的心率加快等情况下一段时间时，手表也会自动震动提醒补水。而针对用户特殊情况需要，本发明实施例中的手表设定了吃药提醒，用户只需设定好时间，到达设定时间时便会震动提醒。 [0138] 为了区分不同的功能，震动模式及OLED显示界面提醒均具有一定差异性。 [0139] 定时吃药的提醒持续时间为4秒，每日正常提醒饮水时间为2秒，运动或高温状态下提醒补水的持续时间为5秒。 [0140] (3)OLED显示程序 [0141] 针对水杯上传来的数据及身体测量的数据，本发明采用0.96寸OLED显示屏。其像素大小为128*64，高像素及低功耗，易操作可满足作品及用户使用的要求。OLED显示采用页写模式，将显示屏竖直方向像素点分为8页，每一页具有8个像素点。将要显示的数据按页的方式与SSD1306芯片通信。与SSD1306芯片的通讯采用模拟I2C通讯，使用IO对I2C时序进行模拟。SSD1306芯片的地址为0x78，在写入数据前需写入地址选中该芯片再执行命令或数据传输。对OLED初始化过程中，将OLED显示时钟的分频系数降至最低，震荡频率设为最高，以最快的方式切换屏幕显示界面。OLED程序中包含数据显示程序，界面判断显示程序，数据输入程序，多级菜单程序，结合定时器及数据的提醒界面程序。界面判断显示程序结合外部按键中断，设立两个标志位，代表每一个界面。按键中断更改标志位，在主程序中对标志位进行判断从而显示当前界面。数据输入程序在判断当前界面后，当需要显示数据时，向OLED传输数据进行显示，当需要用户自主输入时，显示光标指示用户输入并获取用户输入值做往后程序处理。结合前几个程序即可获得OLED显示的多级菜单程序。OLED菜单有三级，第一级为主界面，第二级为三个菜单项选择，第三级为用户数据输入。操作图案和菜单通过取模软件得出数组放置于单片机ROM中。 [0142] (4)实时时钟程序 [0143] 实时时钟用的是SPI通信，用IO口模拟SPI。要对RTC实时时钟电路写入数据时，要先解除写保护。根据RTC实时时钟电路寄存器地址及功能，将RTC实时时钟电路的寄存器地址，初始时间数据存放在一个数组内，按顺序输入。将时间数据按顺序读出存入一个数组，方便使用。获取的数据为16进制，要将其对16进行商运算及取余，获取时间值。 [0144] (5)心率程序 [0145] 心率程序用主控芯片的TIM3定时器的输入捕获功能，通过捕获两个上升沿得出时间，再经过计算得出人的BMP，及每分钟心跳次数。将TIM3计数器10分频。先清零CCER1寄存器中的CC1E位，才能配置TIM3_CCMR1。在TIM3_CCMR1中将TIM3配置为输入，IC1映射在TI1FP1上。心率模块会提供人体心率跳动的高低电平，只需要将模块的输出端接入TIM3的输入捕获引脚即可。捕获到的数据要根据单片机主时钟频率进行计算。在捕获中断中，清零计数器，清零中断标志位，CCR1H和CCR1L中读出数值。 [0146] 以上为对水杯及手表的程序的详细描述，以下将对水杯及手表功能对应的指标进行详细的描述。 [0147] 最适合人饮水的水温为18～45℃，因此设置20～40℃为最适合饮用水温，显示绿色，当水温低于20℃时显示蓝色表示水温低，当水温处于40℃～60℃时，显示黄色提醒用户水温略高可能会烫伤，而当高于60℃时为红色表示水温过热，用户饮用会烫伤。 [0148] 其中，饮水所对应的时间表如表1所示， [0149] 表1饮水时间表 [0150] [0151] [0152] 其中，各指标与功能的对应关系如下述所示： [0153] [0154] 本发明实施例提供了一种智能健康水杯与手表一体化系统，包括：水杯和手表，水杯包括杯体和水杯电路，水杯电路设置于杯体底部；手表包括手表表体和手表电路，手表电路设置于手表表体内部；水杯电路包括第一主控模块、第一通讯模块、红外测温模块及称重模块，手表电路包括第二主控模块、第二通讯模块及震动模块，通过红外测温模块测量环境温度，称重模块获取水杯水的重量，得知用户的饮水情况，并通过震动模块进行手表上的饮水震动提醒，使得用户体内时刻处于最佳的水平衡状态，帮助用户养成良好的饮水习惯，解决了目前市面上的智能水杯的饮水提醒当水杯不处于用户的身边时，达不到提醒效果，且水杯不能实时结合准确的用户喝水信息，从而导致饮水提醒时间不够精确的技术问题。 [0155] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。 [0156] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。 [0157] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。 [0158] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。 [0159] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0160] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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