基于單片機(jī)的震蕩按摩多功能醒腦儀的設(shè)計(jì)

王海靈

摘要： 目前市面上還未有量產(chǎn)按摩耳機(jī)。本設(shè)計(jì)為頭戴式多功能醒腦儀，具有緩解疲勞，提神醒腦，測(cè)量體溫的功能，是一款集耳機(jī)和按摩儀于一身的儀器。本設(shè)備可以通過(guò)藍(lán)牙用手機(jī)控制來(lái)調(diào)節(jié)按摩頭部的頻率，同時(shí)帶有監(jiān)測(cè)模塊，防止過(guò)度按摩帶來(lái)的不適。使用戶可以方便地享受按摩和聽歌的樂(lè)趣。 我們的設(shè)計(jì)擁有自動(dòng)記錄用戶喜歡的按摩頻率的功能，使設(shè)備更加智能化靈活調(diào)節(jié)按摩頻率，非常人性化。我們以STC89C52RC單片機(jī)為控制中心，以藍(lán)牙模塊為控制輸入，在頭戴式耳機(jī)的兩側(cè)加入震蕩元件，使其能夠振動(dòng)按摩，在震蕩片上加入貼片式溫度傳感器DS18B20，用以測(cè)量太陽(yáng)穴附近的體溫，并顯示在液晶顯示器LCD1602上，以及時(shí)反映頭部的體溫狀況。

Abstract： There are no mass-produced massage headphones on the market. This design is a head-worn multifunctional wake-up instrument， which has the function of relieving fatigue， refreshing， and measuring body temperature. It is an instrument that combines a headphone and a massage device. The device can be used to control the frequency of the massage head through the Bluetooth mobile phone control， and at the same time with a monitoring module to prevent discomfort caused by excessive massage， which makes it easy for users to enjoy massages and songs. The design has the function of automatically recording the user's favorite massage frequency， making the device more intelligent and flexible to adjust the frequency of massage， very user-friendly. It uses the STC89C52RC microcontroller as the control center and the Bluetooth module as the control input， and adds the oscillating components to the two sides of the headset to enable it to vibrate and massage. The SMD type temperature sensor DS18B20 is added to the oscillating plate to measure body temperature near the temple， the body temperature is displayed on the liquid crystal display LCD 1602， and the temperature condition of the head is reflected.

關(guān)鍵詞： 多功能按摩儀;耳機(jī);藍(lán)牙;自我監(jiān)測(cè)

Key words： multifunctional massage instrument;headset;Bluetooth;self-monitoring

中圖分類號(hào)：TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）13-0129-02

0 引言

人們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間使用耳機(jī)播放音頻后，尤其是在工作和學(xué)習(xí)中，對(duì)頭部的負(fù)荷很大，會(huì)產(chǎn)生較大的疲勞感和不適感，不利于用戶工作與學(xué)習(xí)。 而按摩儀只有一個(gè)按摩的功能不能滿足用戶的雙重需要且按摩儀體積較大不方便使用者攜帶。若用戶使用耳機(jī)的同時(shí)需要進(jìn)行放松，就需要同時(shí)使用耳機(jī)和按摩儀，不僅增加了頭部的負(fù)重，也給生活帶來(lái)了不便。基于以上不足，我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)。本設(shè)備可以調(diào)節(jié)按摩頻率，使用戶可根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)按摩力度。本設(shè)備同時(shí)還有自我監(jiān)測(cè)模塊，不會(huì)使用戶感到按摩過(guò)度，能為用戶提供溫馨舒適的耳機(jī)體驗(yàn)和按摩體驗(yàn)。同時(shí)用戶在享受按摩和聽歌的時(shí)候依舊能夠進(jìn)行工作或?qū)W習(xí)，不耽誤緊急而又繁重的工作。

在生活中，耳機(jī)是人們必不可少的貼身物品，音樂(lè)也是人們的樂(lè)趣，特別對(duì)于年輕人和老人，音樂(lè)可以使人感到舒心，在學(xué)習(xí)上，耳機(jī)也是必不可少的學(xué)習(xí)工具，音樂(lè)有助于學(xué)習(xí)，但當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間帶耳機(jī)時(shí)，會(huì)使人的兩耳不能呼吸，最終使得人感到頭暈，當(dāng)在這時(shí)在頭戴式耳機(jī)旁加入震蕩按摩儀，在人感到疲勞時(shí)，開啟震蕩按摩儀，會(huì)緩解頭部疼痛和聽音樂(lè)帶來(lái)的不適。而且震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機(jī)容易攜帶，讓人可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)感受到震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機(jī)帶來(lái)的舒適和精神上的放松。不僅如此，震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機(jī)可以在夜晚有助于那些失眠的人安心睡覺(jué)。

1 震蕩按摩多功能醒腦儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的震蕩按摩多功能醒腦儀是由復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、驅(qū)動(dòng)電路、藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)電路、溫度采集電路以及LCD數(shù)碼顯示電路組成。主要有控制器、耳機(jī)、溫度傳感器、可調(diào)節(jié)震動(dòng)片、耳機(jī)支架五個(gè)主要部分，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1（a、b）所示。圖1a標(biāo)明了各個(gè)模塊，下面對(duì)各個(gè)模塊的介紹：

控制模塊：由單片機(jī)系統(tǒng)及按鍵組成，負(fù)責(zé)控制震蕩片（4）振動(dòng)頻率、切換不同頻率進(jìn)行按摩、對(duì)按摩時(shí)間進(jìn)行定時(shí)以及處理溫度傳感器（3）所反饋的數(shù)據(jù)。

執(zhí)行模塊：由可調(diào)節(jié)震蕩片（4）和耳機(jī)組成，當(dāng)用戶按下開始按摩的按鈕后，震蕩片（4）自動(dòng)伸出，給用戶太陽(yáng)穴提供可調(diào)頻率的同時(shí)可定時(shí)關(guān)閉的振動(dòng)按摩，當(dāng)關(guān)閉按摩時(shí)，震蕩片（4）自動(dòng)縮回。耳機(jī)為用戶提供優(yōu)質(zhì)的音頻服務(wù)。

反饋模塊：由溫度傳感器（3）所組成。溫度傳感器測(cè)量太陽(yáng)穴附近溫度，當(dāng)按摩達(dá)到一定溫度，將會(huì)使人的皮膚有不適感。通過(guò)反饋模塊的控制，將震蕩片振動(dòng)頻率降低或停止振動(dòng)。

顯示模塊：顯示模塊在控制器（1）上，由LCD顯示屏所構(gòu)成，能夠?qū)崟r(shí)顯示頭部溫度及振動(dòng)頻率大小。

從圖1可以看出，其機(jī)械結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，基本沒(méi)有改變耳機(jī)的原本形態(tài)，也沒(méi)有增加耳機(jī)的重量，在圖中3的部位可以向上收起來(lái)，不影響產(chǎn)品的外觀，圖中1的部分還可以觀看到各種數(shù)據(jù)情況，例如溫度、時(shí)間、震蕩強(qiáng)調(diào)等。

2 震蕩按摩多功能醒腦儀的控制系統(tǒng)

2.1 震蕩按摩多功能醒腦儀的工作原理

系統(tǒng)的總體框圖如圖2、圖3所示，系統(tǒng)以單片機(jī)C51作為控制器，溫度感應(yīng)傳感器將測(cè)得數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)中，藍(lán)牙模塊控制電機(jī)的頻率，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后，根據(jù)時(shí)間差算出電機(jī)此時(shí)的頻率，并在顯示模塊中顯示速度和溫度。單片機(jī)判斷溫度是否超過(guò)最大值，這個(gè)最大值是我們自己根據(jù)用戶的感覺(jué)設(shè)定的，假設(shè)超過(guò)最大值，單片機(jī)會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制設(shè)備轉(zhuǎn)達(dá)到效果。

在圖2中可以看到，當(dāng)人打開手機(jī)音樂(lè)，又想享受按摩功能，需要打開手機(jī)藍(lán)牙，選擇自己喜歡的震蕩頻率，數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到控制器C51中，控制器執(zhí)行命令，讓震蕩片震動(dòng)，如果震蕩片溫度升高到程序設(shè)定的最大值，溫度傳感器就會(huì)發(fā)出數(shù)據(jù)到單片機(jī)中，然后單片機(jī)就會(huì)控制步進(jìn)電機(jī)減速，等待溫度的下降，同時(shí)所有的信息都會(huì)在LCD1602顯示屏上顯示。在圖3震蕩按摩多功能醒腦儀的工作流程圖中可以看出，其程序簡(jiǎn)單而且清晰。

2.2 按摩頻率調(diào)節(jié)和按摩功能

震蕩按摩多功能醒腦儀的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制，可根據(jù)用戶之間喜歡的頻率自行調(diào)節(jié)，手機(jī)發(fā)出命令到單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到對(duì)速度的調(diào)整，這樣既減少了按鍵開關(guān)，又增加了對(duì)控制器的靈敏度。這個(gè)功能會(huì)有助于老人的使用和年輕人的喜愛(ài)，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)椴恍⌒呐龅桨存I而引起的震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機(jī)錯(cuò)誤。

2.3 震蕩按摩多功能醒腦儀的顯示功能

震蕩按摩多功能醒腦儀的顯示是利用顯示屏LCD1602顯示的，一共顯示兩行，在第一行顯示溫度、時(shí)間，在第二行顯示震動(dòng)強(qiáng)度。使用這個(gè)顯示器一是其中LCD1602內(nèi)有ROM，不需要過(guò)多的編程;二是其價(jià)格便宜而且不占用空間。顯示功能有助與使用者可以實(shí)時(shí)的看到震蕩按摩多功能醒腦儀的情況。

2.4 震蕩按摩多功能醒腦儀的反饋功能

震蕩按摩多功能醒腦儀的反饋功能是由溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用的是溫度傳感器DS18B20來(lái)實(shí)時(shí)的檢測(cè)震蕩按摩多功能醒腦儀中震蕩片的溫度，然后反饋給單片機(jī)，當(dāng)溫度高于設(shè)定的最大值時(shí)，控制器控制步進(jìn)電機(jī)減少，當(dāng)溫度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器控制步進(jìn)電機(jī)加速，這就形成了一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。在系統(tǒng)中起到很重要的作用，是震蕩按摩多功能醒腦儀不可缺少的功能模塊。

3 總結(jié)

本文提供的多功能按摩儀的設(shè)計(jì)可以有效地在工作和學(xué)習(xí)中緩解長(zhǎng)時(shí)間佩戴耳機(jī)產(chǎn)生的疲勞感和不適感。同時(shí)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有改變?cè)械墓δ芎蜎](méi)有繁瑣的內(nèi)部構(gòu)造，更好地保證了系統(tǒng)的安全性，損壞率也會(huì)大大降低，易于維護(hù)保養(yǎng)。本設(shè)計(jì)利用溫度傳感器測(cè)溫范圍為-55℃～+125℃，可編程的9～12位分辨率，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出廠設(shè)置默認(rèn)為12位，在12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。反應(yīng)較快，外形設(shè)計(jì)緊湊易于安裝，便于操作等特點(diǎn)準(zhǔn)確測(cè)太陽(yáng)穴附近溫度。本設(shè)計(jì)為市面上尚未出現(xiàn)的將耳機(jī)及按摩混合的新型設(shè)備，具有一定創(chuàng)新性和獨(dú)創(chuàng)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉軍.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：華東理工大學(xué)出版社，2006：23-54.

[2]李朝青編著.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2005：17-44.

[3]賴麒文.8051單片機(jī)C語(yǔ)言徹底應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2002：42-67.

[4]劉莉明.用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].海洋技術(shù)，2004：27-33.

[5]施雯.基于單片機(jī)的數(shù)字式電子熱量秤設(shè)計(jì)[D].南昌大學(xué)，2009.

[6]居敏花.基于AT89S52的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù)，2009.

[7]羌海益.基于單片機(jī)的溫度控制器設(shè)計(jì)[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2007：12-17.