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基于RJM8L003系列坐姿纠正(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)


超低功耗MCU


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

超低功耗MCU

                 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

超低功耗MCU

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

注:信息来源瑞纳捷半导体


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