基于RJM8L003系列MCU的坐姿纠正(腰部)解决方案

随着社会的高速发展,人每天都坐在椅子上工作或者学习,这些人群的腰椎和颈椎普遍存在不同程度的问题,导致这些人出现腰酸背痛的情况。这些问题的出现,是不注重正确的坐姿而导致的。目前,在矫正坐姿方面却没有一款较为简便,又实用的产品出现,为了克服此问题,遂有坐姿纠正(腰部)方案产生。
产品功能
 护腰处+倾斜(角度)传感器(传感器放置于后背板凹槽如下图,后背板套于座椅上,先按一下角度归零按钮归零。当用户后背靠上护腰后,塑料背板左右倾斜>=2°或者前倾角度>=5°时,会发出信号报警。提醒用户纠正坐姿)
倾斜传感器安装位置示意图(控制板安装在橙色盖板上,然后盖板安装于背板凹槽内)
1)角度归零设置:用户第一次将产品套于座椅上时,可以按复位键将倾角归零。
2)开关机(电源键),长按开关键1秒开机,长按开关键2秒关机。每次开机后蓝色指示灯常亮,表示待机状态。
3)振动模式:红灯亮,蓝灯灭
 护腰及坐垫
1 左倾、右倾报警角度设置为:超过2°,持续5秒后开始震动提醒,红灯亮起,蓝灯熄灭;
   前倾报警角度设置为:超过5°,持续5秒后开始震动提醒,红灯亮起,蓝灯熄灭;
   每次归零设置后,语音提醒:角度已校准,可以使用   (英文版:“the angles have been calibrated and are ready for use!”)
2 报警逻辑:倾角超出范围5秒后,开始震动,红灯亮起,蓝灯熄灭
    1)持续10秒,在此期间用户调正了坐姿,则停止震动 ,进入待机模式 , 如果超过10秒 用户仍未调正坐姿, 则开始语音提醒 。
    2)第一次语音为:“请注意坐姿”(英文版:“please pay attention to your sitting posture”) 第一次语音提示结束,等待5秒,如果用户在5秒内调正坐姿,则停止报警,进入待机模式   如果用户仍未调正坐姿,进行第二次语音提醒。
   3)第二次语音提醒为:“坐姿错误,请立即纠正坐姿”(英文版:“the sitting posture is wrong. please correct the sitting posture immediately”) 等待5秒,如果用户在5秒内调正坐姿,则停止报警,进入待机模式 ,如果用户仍未调正坐姿 ,进行第三次语音提醒 。 
   4)第三次语音提醒为:“再不调正坐姿,将严重损伤腰椎”(英文版:“do not adjust the sitting posture, will seriously damage the lumbar spine”) 等待5秒,如果用户在5秒内调正坐姿,则停止报警,进入待机模式,如果用户仍未调正坐姿,则进入新一轮循环,重新震动提醒。
   5)如果倾角传感器持续60秒 ,左、右、前倾角差异不超过0.12°,则判断此人已离开座位 ,持续1.5小时,则关机 ;如果用户在1.5小时回到座位上 ,60秒内出现左、右、前任一倾角角度差异超过0.12° 则判断用户回到座位,开始记录用户在座位上的时间。
   6)用户在座位上的持续时间计算:当出现持续60秒 ,左、右、前,任一倾角角度差异不超过0.12°,判断用户离开,其余时间累积为用户在座位上的时间。  
3 电池电量问题及显示器内容问题
1)缺电时,红灯常亮。充电的时候红灯闪烁,充满电的时候红灯熄灭 ,绿灯亮起,表示电量充满 。   
2)要求待机时间要达到最少3个月
4 显示器显示内容优化(注意字符方向)
   1)中文版:
         坐姿时间:4h
         错误次数:7次   
         累计时间:100h
         累积错误:62次 
   2)英文版:
duration of sitting position:4 hours
number of wrong sitting positions:7 times
cumulative sitting time:100 hours
accumulate the number of sitting position errors: 62 times
备注:统计时间节点:开机到关机为一次统计,不开机不统计。先做中文版本。
5 中文与英文板子硬件兼容,做一个拨动开关切换中英文。
6 电池及功耗优化
1)用户在单击开关机按钮的情况下屏幕才亮,并显示数据 持续10秒 然后熄屏,其余情况下屏幕不亮。
2)待机:不工作的情况下 待机达3个月。电池续航:工作情况下(假设一个人每天的错误坐姿次数30次之间,即30次左右循环  每次10秒 语音提醒3次 ):能坚持15天。
原理框图
技术参数
电源供应 3.3v-4.2v(即1节锂电池)
静态电流 <2ua
工作电流 <180ma
最大工作电流 <200ma
工作温度 -20℃~80℃
工作湿度 30%rh ~ 85%rh
存储湿度 <85%rh
应用场景
适用于家庭、学校等场所。
方案特点
嵌入式设计,低成本,外围器件少,省去复杂的布线。
超低功耗,采用rjm8l003系列mcu做主控,宽电压,多达6种低功耗管理模式,此方案的mcu休眠功耗低至1ua左右,整机有很长续航能力。
rjm8l003性能介绍
操作条件 工作电压范围:2.0v ~ 5.0v 工作温度范围:-40℃~ 85℃
低功耗特性(5 种模式) halt(0.6ua)
 active halt(0.85ua)
 low power wait(72ua@32khz
low popwer run(85ua@32khz)
wait(0.4ma@16mhz)
正常工作功耗<4ma
halt模式快速唤醒时间10us
高性能 8 位 8051 内核 主频为 16mhz,可进行 1/2/4/16 分频 16bit 乘除法运算和 32/16bit 除法运算
存储器  4kb 的 sram 程序存储器: 32kb    
12位adc 7 通道 12 位 adc 采样转换率高达 1msps 支持外部 io 与定时触发 支持 vref 内部基准电压, 也可输出至片外供其他器件使用
定时器 2 个 16 位基本定时器 1 个 16 位通用定时器 1 个 16 位高级定时器,带3个通道,支持输入捕获/输出比较/pwm生成,互补输出/死区和刹车 1 个 16 位低功耗定时器
内置 1 个看门狗定时器, 支持中断/复位模式  
通信接口 1 路 i2c 主从机接口 1 路 spi 主从机接口
2 路 uart 接口 1 路 lp_uart 接口


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