展开

STM32睡眠质量检测装置

发布时间:2019-11-13   |  所属分类:软件开发:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏

  为了更有效的缓解当代人的睡眠质量差,入睡难,失眠的现象.设计一种基于STM32为核心的睡眠质量检测装置.该装置通过液晶触摸屏,实时显示时间及环境的温湿度、噪声、二氧化碳浓度等检测信息,并在液晶屏上显示环境状态,同时能够由用户自主定义并显示想要了解的影响睡眠质量的因素,并与家中的窗帘、空调、音响、冰箱等相关相通讯,进行协同工作营造睡眠环境,尽可能的减少受外界因素的影响.该检测装置设置、操作十分简便.实验验证,装置系统具有良好的稳定性和可靠性,为使用者提供良好的睡眠服务,创造适合环境,保证精力充沛工作及健康生活.

STM32睡眠质量检测装置

  关键词:STM32;睡眠质量;环境检测

  睡眠是人类缓解压力进行新陈代谢的重要生理需求,现在人由于生活、工作等多方因素造成睡眠质量存在问题.为了解决人们难以入睡,难以进行有效的快速进入睡眠,提高睡眠质量,研制了睡眠质量检测装置,它能很好的起到辅助提高睡眠质量作用.通过检测周围环境而来的影响睡眠的因素,将信息反馈给用户,依据信息数据,用户选择装置自主调节或用户自主调控方式,让用户能够按进行个性化选择适合的条件,从而极大地提高用户的睡眠效率.

  1睡眠质检测装置结构及工作原理

  1.1睡眠质量检测装置总体结构

  睡眠质量检测装置由结构部件、功能模块、STM32控制系统组成的.功能模块包括:温湿度检测模块、噪声检测模块、二氧化碳浓度检测模块、无线通讯模块、液晶触摸屏及语音播报模块等;噪声模块检测环境噪声的高低,二氧化碳浓度模块用于检测睡眠时二氧化碳的浓度,液晶屏用于显示睡眠时影响睡眠的几大外界因素信息,并且能够实现时间、数据显示,将采集到的数据进行汇总与处理后显示到界面上,无线通讯模块用来与环境中的家具进行通讯.STM32控制系统实时检测用户周边的影响睡眠的因素,实时调节相关因素,处理相关系统的运行.

  1.2睡眠质量检测装置的工作原理

  睡眠质量检测装置的显示界面可由用户自主定义,用户可添加或删减相关检测功能.STM32控制系统用于处理相关检测模块检测到的数据,并记录相关数据供用户来自主进行相关的睡眠改善行为.

  1.3实现技术策略与功能实现

  睡眠质量检测装置由六个功能模块组成,每个模块的功能如下:噪声模块:采集用户睡眠时周边环境的噪声的大小,根据相关的大小看是否在合理范围内,并即使反馈给处理器.;二氧化碳浓度检测模块:检测睡眠时室内的二氧化碳的浓度;语音模块:用来替代闹钟的声音装置,并且能够根据用户的习惯来播放一些轻缓的音乐使用户更容易进入睡眠;温度模块:用来检测用户睡眠时的周围的温度数据;无线通讯模块:睡眠质量检测装置会根据采集并分析相关数据并由此模块来于相对应的家具来进行通讯.液晶触摸屏模块:液晶显示屏显示时间,显示采集与控制系统处理后得到的数据,并显示由相关算法分析用户的睡眠数据而提出的相关建议.其结构图如图1所示.图1总体结构图

  2睡眠质量检测装置流程及管理

  该装置使用方便,只需由用户来添加自己想关注的因素,以及是否同意与相关家具相通讯,其余的由STM32核心控制各模块进行数据采集,并分析相关的数据,给出相关建议.

  2.1睡眠质量检测装置工作依据

  温度:人体最舒适温度是在25℃左右.在凌晨时,人在深度睡眠时体温会下降,所以需要通过联机调节控制空调设定,实时改变温度.(如图2所示)睡眠质量得分图2环境影响因素监测曲线二氧化碳浓度:和日常生活一样,在二氧化碳浓度为0.03%时是最适合的但要保证空气的流通.(如图2所示)声音:在人体睡眠时10-30dB内是适合的,当大于30dB是即可定义为是影响睡眠的.用户也可由个人习惯来播放一些小音量的舒缓的音乐来促进睡眠.人体的体动:人体的体动在3~4Hz的范围时是在范围允许中,当动作是超出这个范围便是不在深度睡眠中,而深度睡眠的时间就是睡眠质量的重要指标之一.

  2.2睡眠质量检测装置的软件流程及管理

  睡眠质量检测装置按用户设定自主运行,其具体工作流程图如图3所示.图3控制系统睡眠质量检测装置的控制分为时钟显示、闹钟设定控制、睡眠数据采集并分析.时间的显示包括:基础时间显示,闹钟时间由用户自定义,可由按键来确定闹钟时间以及唤醒方式,其闹钟结束方式也可由用户来确定.睡眠数据的采集并分析:有用户自主定义相关检测模块后,相应的模块进行数据的采集并反馈到主控制器.由主控制器来对数据进行分析,判断周围外界环境因素是否达到要求,并根据具体情况进行具体的处理.并实时显示相关采集到的数据.

  3睡眠质量检测装置的管理界面及系统框架

  3.1睡眠质量检测装置的管理策略

  该系统使用TFT液晶触摸屏设计了显示界面,在开启或重置时会显示用户自定义选项,在相关选项确定后界面就会显示对应的相关项,对应检测到的数据实时显现在屏幕上,当用户没有操作时会自动熄屏,可由用户手动唤醒,用户睡眠时检测到的关键数据会存储由用户自主查看.

  3.2睡眠质量检测装置的系统框架

  在本控制系统中以相关模块的检测管理,与相关家具的通信会显示在显示屏上.该装置的主控芯片选择STM32F407ZET6,该芯片融实时性,低功耗,数字信号处理,高性能于一身,同时具有开发简易的特点.该装置的操作系统选择FreeRTOS,是完全免费的操作系统,具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点,可以方便地移植到各种单片机上运行.其任务调度可以根据每个任务优先级的设定决定任务的运行顺序.而且FreeRTOS的低功耗模式能够显著降低功耗提高运行时长,装置用户自定义设置图例如图4所示.图中Chartarea:是在相关的环境因素影响下的睡眠质量得分;Actual:实时显示对应因素的数据采集;Sug-gesteddata:在处理数据后的建议值;Datafeed-back:数据反馈区;Key:在与相关家具通讯后用来调节数值的按键.

  4结论

  本文研制了一种睡眠环境检测装置,利用其数据分析及控制调节环境参数,来改善用户睡眠质量.装置在运行状态下选择普通工作模式或自定义模式,使系统结合采集的信息进行处理,并提供调节控制,同时,显示所有信息及结果.经过试验测试,验证了该睡眠质量检测装置系统运行稳定,功能有效可靠.

  作者:王月 侯小虎 王雷 王梦龙 单位:李君北华大学机械工程学院

转载请注明来自:http://www.uuqikan.com/ruanjiankaifalw/20883.html


    上一篇:服装表演在新媒体运营的新特征
    下一篇:微课视频制作软件开发过程