辦公室自動提醒站立座墊設計

2015-01-02 02:42:46徐佳韻楊晨昕

科技視界 2015年1期

徐佳韻楊晨昕

（上海海事大學物流工程學院，中國上海201306）

0 引言

（1）課題背景

上班族和學生長時間地坐在坐椅上，體位相對固定，姿勢較少變化，腰部肌肉常處于某個方向的緊張狀態，這類人群常常腰椎間盤突出癥的多發，常有腰骶部疼痛癥狀，疼痛可輕可重。輕的時候，久坐后才產生癥狀；重的痛不可忍，臥床不起，稍動就痛，翻身也極為困難。而且他們整天待在辦公室里，在“享受”空氣污染、電子污染的同時，雙腿長期閑置，會導致下半身越坐越寬。由于缺乏陽光與運動，不僅會面色蒼白、缺少活力、腰酸背痛、身材走樣，一旦脂肪囤積過多，很容易造成心臟、血管方面的疾病，如高血壓、動脈硬化等，還增加了結腸癌、高血壓、骨質疏松、抑郁和焦慮癥的發生。

而且如今的辦公座墊都是偷工減料，多數用粗糙的海綿和棉外套組合而成。長時間坐著不僅不能改善舒適度還會給我們的身體健康帶來不良的影響。且經不起時間的考驗，一個季節過去一個座墊就差不多報廢了。在此社會環境背景下，我們設計開發一種有創新意義的，能夠實現聲和震動定時提醒站立的保健電子座墊，解決白領辦公人員長時間坐著工作，影響身體健康的問題。設計的電子座墊能夠定時提醒工作人員工作一段時間后站立活動，調整身體姿勢，保證身體健康。電子座墊提醒時間可調，座墊設計有機械振動按摩和提醒裝置。而且我們的座墊主要采用回彈較慢的記憶海綿，棉花和優質美觀外套為原材料一部分。保證了座墊智能的同時，也保證了它的舒適性和美觀度。相信只要再盡心研制和結合市場，未來一定會受歡迎。

（2）研究思路

此課題先通過對目前市場的各類按摩座墊和提醒裝置進行了解，分析現有產品的缺陷和可改裝之處。接下來根據一些提醒裝置的設計和現有資料的參考，分析我們這個項目產品的結構設計，電路設計，測定各種力和電的數據，確定自己的能力，制定可執行性高的計劃方案，編制出合理的時間進度安排進行。

（3）創新點

這是市面上肯定還沒出現過的一種辦公座墊，又可以說是智能產品。這款座墊可根據使用者需求自動設定提醒時間，進行震動和聲音的提醒，且座墊舒適時尚。傳統的辦公坐墊只是用來墊高，使坐著舒服的作用。有些坐墊的材質選料不好沒達到保健目的，長期使用反而會危害人體健康。而經過我們創新設計的坐墊，不僅擁有傳統辦公坐墊的舒適感，還可以稱為是智能的一款產品。坐墊的外部棉套是可以拆洗的，以防止長期使用產生的細菌對身體健康不益。此坐墊專門為長時間使用電腦的工作人員設計，外觀大小控制在30×30×8cm左右。座墊內部使用51單片機和振子工作，通過USB口發送信號給電腦，與電腦的定時軟件連用。填充材料選用人體感覺最舒適的材料——記憶棉，以及保護震動模塊和單片機的發泡塑料，電源采用USB的5V供電。目前來說，我們是基本上簡單的實現設計并且制作出一款新穎的智能實用且低成本的保健產品。

1 研究方法與過程

1.1 概述

設計開發一種能夠實現聲和震動定時提醒站立的保健電子座墊，解決白領辦公人員長時間坐著工作，影響身體健康的問題。設計的電子座墊提醒時間可調，可以選用聲、光、等提醒方式，座墊設計有機械振動按摩和提醒裝置。我們認為電子座墊在提醒功能、提醒方式上和用途上具有新意。

在理論分析的基礎上，充分利用單片機和電子控制方面的成熟技術和元器件，設計和制作滿足要求的辦公室自動提醒站立保健坐墊。研發過程中，將各相關部分分模塊研究，在各模塊工作正常的情況下再進行整個系統的聯調。

1．2 計劃步驟

實際步驟：查閱學習單片機資料—學習基于MFC的C++6.0軟件設計—設計座墊內部振子的排布與舒適度—運用CAD軟件畫出座墊的設計圖—一方面編寫定時軟件一方面測試座墊內振子連接的可靠性—完成單片機程序調試—組裝座墊內各部分器件達到聲音與震動提醒效果—人體測試。

1．3 設計方案

以keil4,Visual C ++6.0,STC_ISP等工具和普中單片機開發板，震動器元件制作出聲，震動的辦公室用提醒座墊。具體是在座墊內部安裝了普中51單片機開發板，選用STC89C52RC單片機，采用電腦USB的5V供電。設計了一款用于電腦的定時提醒軟件與單片機通信，達到人工可調計時和觸發單片機工作達到提醒的目的。最后用紅外線遙控器關閉聲音和震動的提示。

2 研究結論與成果

2.1 研究結論

座墊外觀大小控制在30×30×8cm左右，與市場上現有的辦公座墊形狀大小基本無大差異。座墊內部使用普中的HC6800-VS1.1開發板、芯片為STC89C52RC的單片機工作。通過USB口與電腦進行串口通信。在使用者坐下并打開電腦定時提醒器后，電腦上的軟件接受到信號開始計時并收到單片機開機工作的信號，到預設定時間后將此信號數據通過USB口返回給座墊內的PCB電路板，然后單片機控制作出通過蜂鳴器發聲和打開直流電機引腳電壓使振子工作震動的反應。然后需要使用者站起來用遙控紅外關閉提醒裝置，同時電腦程序進行時間的重置。基于安全性與使用方便性的考慮，座墊電源采用USB的5V供電。內部排線組裝具體為：單片機置于坐墊底部，用發泡塑料包好，做掉套發泡塑料中挖出一個孔連出usb連接線，發泡塑料挖出一個孔連接振子電路的正負極電線，同時坐墊套與發泡塑料挖出另一個孔讓紅外線感應接收信號。坐墊海綿上表面挖出兩個孔放置振子，將單片機通出的電路正負極并聯振子并放入兩個孔中。

我們始終堅持了自由選擇提醒時間段，讓使用者青睞的舒適保健坐墊通過溫和的音樂與按摩般的震動來提醒該站起來運動運動或者休息會，達到改善使用者身體健康的目的。依靠方便可靠的單片機就掌握了聲音和震動同時的雙重提醒，內部裝置簡易卻實用，使用著們容易上手。且成本不高。

2．2 未來改進方向

由于時間的不充足和團隊缺乏經驗能力，未能達到最初想要設計的聲、光、震動一體化。只能達到聲音和震動的提醒。而且這樣一種設計有一些不夠完善和全自動的地方，比如USB信息傳遞可能由于人為的因素收到干擾，致使信息采集不是很精確，由于USB接口與電腦相連，有時候可能由于電腦的故障需要重新啟動USB接收系統，還有就是需要電腦保持一直打開的狀態才能持續穩定的工作。未來可以在坐墊內部可以布置特殊的某種傳感器裝置之類的器件，這樣就可以實現不用使用者在電腦上開啟計時，只要使用者坐下就可以開始計時的功能，計時更加準確。使用者站立一段時間再自動重置，避免有些偷懶的使用者只關閉提醒而不運動一會兒。