一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统及其控制方法，包括传感器信息采集模块、微处理器、蓝牙通信模块、语音提示模快等。内置的加速度传感器可以检测人的运动状态，如行走或是跑步。呼吸速率检测服装可以感受人体的呼吸频率并将其转换成电信号通过蓝牙通信链路传送至智能处理控制器。心率传感器可以对人的心率实时监测，并与预设运动强度进行比较，微处理器将传感器输入的信号转换成数字信号，经过算法计算出运动者运动的呼吸是否合理以及心率是否处于运动强度等级所在范围，并通过语言提示模块给出运动者相关建议。与现有蓝牙耳机相比，该蓝牙耳机有利于提高和改善用户的运动质量，面对突发情况能及时呼救，保证用户的生命安全。

【技术实现步骤摘要】
一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统及其控制方法
本专利技术涉及耳机及信息处理
，具体是涉及一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统及其控制方法。
技术介绍
耳机在我们日常生活中随处可见，在各种场合都能看见有人戴着耳机通话、视频、享受音乐的乐趣。现有技术的蓝牙耳机，功能局限于通话、娱乐和其它一些功能，功能比较简单。在运动场可以看见有人携带蓝牙耳机在运动过程中享受音乐来消除长跑的枯燥无味，对于这些用户来说，音乐只是他们运动的伴侣，锻炼出效果才是他们的目的，然而很多人跑步坚持不了多久，不是心肺耐力不够，很多情况是跑步者呼吸习惯的问题，呼吸方式不对容易造成腹痛、肺部不舒服，更有严重者会产生缺氧甚至患上心脏病。如今，由于智能传感技术和信息处理技术的迅猛发展，各种智能穿戴设备开始兴起，这些设备很多都是针对人体健康而设计，蓝牙耳机在运动人群中扮演着重要的角色，如果耳机能在跑步过程中可以针对运动员运动状态进行提醒和建议，并将采集到的用户相关运动数据和体征数据存储至云端，通过图表的形式将数据直观的展现，这能方便用户合理调整运动状态，对于提高用户运动质量将具有很大帮助；然而，现实中将蓝牙耳机有效地应用在运动中还未有相关记载。
技术实现思路
针对上述运动呼吸方式以及运动强度控制不合理的人群，本专利技术提供一种能提高运动质量的蓝牙耳机系统及其控制方法，能够改善用户跑步呼吸习惯并能提示用户合理控制运动强度。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供的蓝牙耳机系统包括传感器信息采集模块、微处理器模块、蓝牙通信模块和语音提示模块。进一步地，所述的蓝牙耳机传感器信息采集模块由加速度传感器、压力传感器、心率传感器等组成。进一步地，加速度传感器检测人体运动速度及位移数据，将其转换为步数N1，用于计算呼吸与跑步步数关系。进一步地，压力传感器能够感受人的呼吸，记录呼吸次数N2，慢速跑一般3步吸气，3步呼气，得到N1/N2＝6。中强度的呼吸次数与跑步步数的关系最佳为3步吸气2步呼气，得到N1/N2＝5。而高强度的运动其最佳关系为2步吸气2步呼气，得到N1/N2＝4。进一步地，压力传感器还能够判断出使用者是用胸式呼吸还是腹式呼吸。进一步地，心率传感器通过与人体皮肤接触，能感受人体心率变化，并记录心率数据N3，N3处于120次/min～140次/min属于低强度运动，N3处于140次/min～160次/min属于中强度运动，N3处于160次/min～180次/min属于高强度运动，N3处于180次/min及以上属于极限强度运动。进一步地，蓝牙耳机通过蓝牙通信模块与手机或平板等终端进行通信，手机上的APP可以显示运动员的心率、步数以及呼吸等数据。运动前可以在APP中设定耳机模式及运动的强度等级，以便蓝牙耳机能够根据运动员运动情况给出合理建议。本专利技术进一步改进在于：所述的蓝牙耳机系统中与所述蓝牙耳机配套使用的服装上有8个压力传感器，所述的压力传感器在胸带和腹带分别装有4个，用于监测胸部压力和腹部压力，传感器嵌入到弹性材料的条带内，弹性材料的条带能够紧贴使用者的身体用于精确测量运动员呼吸状况。本专利技术进一步改进在于：所述的心率传感器位于耳机本体下侧，外壳涂有防水材料，且具有一定柔韧性，能保证传感器紧贴皮肤使获得的心率数据更加准确。本专利技术进一步改进在于：本专利技术不限于无线通信，也可以通过USB数据线与电脑、手机等传输数据；进一步，耳机可以脱离手机等互联网终端，能够插入SIM卡直接与云端进行通信。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供一种可以提高运动质量的蓝牙耳机系统，包括传感器信息采集模块、微处理器模块、蓝牙通信模块、语音提示模块等。该耳机内置的加速度传感器可以检测人的运动状态。压力传感器可以感受人体的呼吸并将其转换成电信号输入至微处理器模块，判断用户是胸式呼吸还是腹式呼吸，并语音提示。2、微处理器将传感器输入的信号转换成数字信号，经过算法计算出运动者运动的呼吸及心率是否合理，并通过语言提示模块给出运动者相关建议。通过插入SIM卡，可以将运动过程中的运动数据和体征数据传送至云端，云端存储的数据通过绘制成图表，方便运动员制定合理计划，这不仅利于提高和改善运动员的运动质量，而且在急救方面能够起到巨大作用。附图说明图1为本专利技术蓝牙耳机外形结构示意图；图2为本专利技术蓝牙耳机本体结构正视图；图3为本专利技术蓝牙耳机所述配套服装正视图；图4为本专利技术所述服装传感器连接图；图5为本专利技术所述服装的传感器连接电路原理图；图6为本专利技术蓝牙耳机硬件连接框图；图7为本专利技术蓝牙耳机的呼吸与步数检测模块的流程图；图8为本专利技术蓝牙耳机的心率检测模块的流程图。图中部分符号说明：101-心率传感器，102-耳机本体，103-绿光LED，104-左耳耳机，105-耳机接线口，106-USB接口，107-指示灯，108-按键，109-服装，110-胸带，111腹带，112-导线，113-电源与蓝牙通信装置，114-压力传感器，115-蓝牙通信芯片，116-天线，117-与逻辑电路。具体实施方式本专利技术提供了一种可以提高运动质量的蓝牙耳机系统及其控制方法，能够在运动员运动过程中检测运动状态是否合理，有助于提高运动质量。下面结合本专利技术附图具体说明本专利技术的实施技术方案。本专利技术设计通过综合多种传感器数据，经过微处理器算法处理后，判断运动员在预设的锻炼强度内呼吸与心率是否合理，并能给出相应建议。如图1与图2，图1为蓝牙耳机的外形结构示意图，图2为本专利技术蓝牙耳机本体结构正视图。心率传感器101设置在耳机本体102下方，外壳涂有防水材料，且具有一定柔韧性，能保证传感器紧贴皮肤使获得的心率数据更加准确。上下分别有一个绿光LED103，戴上耳机时，心率传感器101紧贴耳背，检测实时心率并将数据输送到微处理器。心率传感器通过与人体皮肤接触，能感受人体心率变化，并记录心率数据N3，N3处于120次/min～140次/min属于低强度运动，N3处于140次/min～160次/min属于中强度运动，N3处于160次/min～180次/min属于高强度运动，N3处于180次/min及以上属于极限强度运动。蓝牙耳机本体102仅戴于右耳，通过插线可以实现左右双耳同时佩戴，具体地说，左耳耳机104可以通过插线插入耳机本体102的耳机接线口105实现双耳式耳机。本专利技术可以通过USB接口106进行充电与数据传输。电量不足时和充电过程中指示灯107显示红灯，数据传输时亮绿灯并闪烁。按键108用于控制开关机、切换模式和音量调节，长按3秒实现开机或关机，切换模式需要连续按下两次按键。如图3、图4，图3为本专利技术蓝牙耳机系统中与耳机配套使用的服装图，图4为本专利技术所述服装传感器连接图。服装109上的胸带110和腹带111通过导线112连接，在导线112中间安装电源与蓝牙通信装置113。两条带上各装有4个压力传感器114，吸气时带上的压力传感器114能感受到来自胸腔或腹部的挤压，并将这种压力信号转换为电信号输入至电源与蓝牙通信装置113。如图5，图5为本专利技术所述服装的传感器连接电路原理图。胸带和腹带上的压力传感器114分别外接三根导线，三根导线分别连接至电源、地和输入到具有四个输入端的与逻辑电路117中，将来自4个压力传感器114的输出电平相与得到最终所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统，包括蓝牙耳机本体(102)，其特征在于，包括传感器信息采集模块、微处理器模块、蓝牙通信模块和语音提示模块；所述微处理器模块分别与所述传感器信息采集模块、所述蓝牙通信模块以及所述语音提示模块相连；所述传感器信息采集模块能够采集到使用者步数N1、呼吸次数N2、心率数N3；所述微处理器模块接收到所述传感器信息采集模块采集的使用者步数N1、呼吸次数N2、心率数N3，根据N1/N2的比值判断运动强度、以及心率数N3数值是否超出阈值；所述蓝牙通信模块与智能移动终端通信，一方面用于接收来自智能移动终端设置的耳机工作模式、本次运动的预设强度等级，另一方面将微处理器计算出的相关运动数据发送给智能移动终端；所述语音提示模块在微处理器模块计算的运动强度不合理或者心率数N3超出阈值时给使用者语音提示。

【技术特征摘要】
1.一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统，包括蓝牙耳机本体(102)，其特征在于，包括传感器信息采集模块、微处理器模块、蓝牙通信模块和语音提示模块；所述微处理器模块分别与所述传感器信息采集模块、所述蓝牙通信模块以及所述语音提示模块相连；所述传感器信息采集模块能够采集到使用者步数N1、呼吸次数N2、心率数N3；所述微处理器模块接收到所述传感器信息采集模块采集的使用者步数N1、呼吸次数N2、心率数N3，根据N1/N2的比值判断运动强度、以及心率数N3数值是否超出阈值；所述蓝牙通信模块与智能移动终端通信，一方面用于接收来自智能移动终端设置的耳机工作模式、本次运动的预设强度等级，另一方面将微处理器计算出的相关运动数据发送给智能移动终端；所述语音提示模块在微处理器模块计算的运动强度不合理或者心率数N3超出阈值时给使用者语音提示。2.根据权利要求1所述的一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统，其特征在于，所述传感器信息采集模块包括加速度传感器、压力传感器模块(114)以及心率传感器(101)；所述加速度传感器用于采集使用者的步数N1；所述压力传感器模块(114)用于采集呼吸次数N2；所述心率传感器(101)用于采集心率数N3。3.根据权利要求2所述的一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统，其特征在于，所述加速度传感器和所述心率传感器(101)集成在所述蓝牙耳机本体(102)上，所述压力传感器模块嵌入式地分布在配套服装(109)上。4.根据权利要求3所述的一种能够提高运动质量的蓝牙耳机系统，其特征在于，所述服装(109)上设有通过导线相连接的胸带(110)和腹带(111)，所述胸带(110)和所述腹带(111)上分别装有若干个压力传感器(114)，胸带(110)上的压力传感器(114)用于感知胸腔的压力，腹带(111)上的压力传感器(114)用于感知腹腔的压力；所述胸带(110)和腹带(111)上的压力传感器(114)分别外接三根导线，三根导线分别连接至电源、地和输入到与逻辑电路中，将来自压力传感器(114)的输出电平相与得到最终所在带上输出的电平值，并将该电平输入到蓝牙通信芯片，由蓝牙通信芯片(115)发送给蓝牙耳机本体(102)，由微处理器计算两条带上所受到的总压力，判断呼吸方式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊，谭文军，李君妍，辛燕，芦兵，戴春霞，武小红，杨宁，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32