基于單片機的震蕩按摩多功能醒腦儀的設計

王海靈

摘要： 目前市面上還未有量產按摩耳機。本設計為頭戴式多功能醒腦儀，具有緩解疲勞，提神醒腦，測量體溫的功能，是一款集耳機和按摩儀于一身的儀器。本設備可以通過藍牙用手機控制來調節(jié)按摩頭部的頻率，同時帶有監(jiān)測模塊，防止過度按摩帶來的不適。使用戶可以方便地享受按摩和聽歌的樂趣。 我們的設計擁有自動記錄用戶喜歡的按摩頻率的功能，使設備更加智能化靈活調節(jié)按摩頻率，非常人性化。我們以STC89C52RC單片機為控制中心，以藍牙模塊為控制輸入，在頭戴式耳機的兩側加入震蕩元件，使其能夠振動按摩，在震蕩片上加入貼片式溫度傳感器DS18B20，用以測量太陽穴附近的體溫，并顯示在液晶顯示器LCD1602上，以及時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.

關鍵詞： 多功能按摩儀;耳機;藍牙;自我監(jiān)測

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

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）13-0129-02

0 引言

人們在長時間使用耳機播放音頻后，尤其是在工作和學習中，對頭部的負荷很大，會產生較大的疲勞感和不適感，不利于用戶工作與學習。 而按摩儀只有一個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。若用戶使用耳機的同時需要進行放松，就需要同時使用耳機和按摩儀，不僅增加了頭部的負重，也給生活帶來了不便?；谝陨喜蛔?，我們對設備進行了改進。本設備可以調節(jié)按摩頻率，使用戶可根據(jù)自己的需要調節(jié)按摩力度。本設備同時還有自我監(jiān)測模塊，不會使用戶感到按摩過度，能為用戶提供溫馨舒適的耳機體驗和按摩體驗。同時用戶在享受按摩和聽歌的時候依舊能夠進行工作或學習，不耽誤緊急而又繁重的工作。

在生活中，耳機是人們必不可少的貼身物品，音樂也是人們的樂趣，特別對于年輕人和老人，音樂可以使人感到舒心，在學習上，耳機也是必不可少的學習工具，音樂有助于學習，但當長時間帶耳機時，會使人的兩耳不能呼吸，最終使得人感到頭暈，當在這時在頭戴式耳機旁加入震蕩按摩儀，在人感到疲勞時，開啟震蕩按摩儀，會緩解頭部疼痛和聽音樂帶來的不適。而且震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機容易攜帶，讓人可以在任何時間任何地點感受到震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機帶來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可以在夜晚有助于那些失眠的人安心睡覺。

1 震蕩按摩多功能醒腦儀的結構設計

本文所設計的震蕩按摩多功能醒腦儀是由復位電路、時鐘電路、驅動電路、藍牙驅動電路、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、溫度傳感器、可調節(jié)震動片、耳機支架五個主要部分，結構見圖1（a、b）所示。圖1a標明了各個模塊，下面對各個模塊的介紹：

控制模塊：由單片機系統(tǒng)及按鍵組成，負責控制震蕩片（4）振動頻率、切換不同頻率進行按摩、對按摩時間進行定時以及處理溫度傳感器（3）所反饋的數(shù)據(jù)。

執(zhí)行模塊：由可調節(jié)震蕩片（4）和耳機組成，當用戶按下開始按摩的按鈕后，震蕩片（4）自動伸出，給用戶太陽穴提供可調頻率的同時可定時關閉的振動按摩，當關閉按摩時，震蕩片（4）自動縮回。耳機為用戶提供優(yōu)質的音頻服務。

反饋模塊：由溫度傳感器（3）所組成。溫度傳感器測量太陽穴附近溫度，當按摩達到一定溫度，將會使人的皮膚有不適感。通過反饋模塊的控制，將震蕩片振動頻率降低或停止振動。

顯示模塊：顯示模塊在控制器（1）上，由LCD顯示屏所構成，能夠實時顯示頭部溫度及振動頻率大小。

從圖1可以看出，其機械結構十分簡單，基本沒有改變耳機的原本形態(tài)，也沒有增加耳機的重量，在圖中3的部位可以向上收起來，不影響產品的外觀，圖中1的部分還可以觀看到各種數(shù)據(jù)情況，例如溫度、時間、震蕩強調等。

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C51作為控制器，溫度感應傳感器將測得數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機中，藍牙模塊控制電機的頻率，通過單片機進行AD轉換后，根據(jù)時間差算出電機此時的頻率，并在顯示模塊中顯示速度和溫度。單片機判斷溫度是否超過最大值，這個最大值是我們自己根據(jù)用戶的感覺設定的，假設超過最大值，單片機會通過驅動模塊來控制電機的轉速，從而控制設備轉達到效果。

在圖2中可以看到，當人打開手機音樂，又想享受按摩功能，需要打開手機藍牙，選擇自己喜歡的震蕩頻率，數(shù)據(jù)通過藍牙發(fā)送到控制器C51中，控制器執(zhí)行命令，讓震蕩片震動，如果震蕩片溫度升高到程序設定的最大值，溫度傳感器就會發(fā)出數(shù)據(jù)到單片機中，然后單片機就會控制步進電機減速，等待溫度的下降，同時所有的信息都會在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，其程序簡單而且清晰。

2.2 按摩頻率調節(jié)和按摩功能

震蕩按摩多功能醒腦儀的頻率調節(jié)是通過手機藍牙對單片機進行控制，可根據(jù)用戶之間喜歡的頻率自行調節(jié)，手機發(fā)出命令到單片機，單片機控制電機的轉速，從而達到對速度的調整，這樣既減少了按鍵開關，又增加了對控制器的靈敏度。這個功能會有助于老人的使用和年輕人的喜愛，不會出現(xiàn)因為不小心碰到按鍵而引起的震蕩按摩多功能醒腦儀的頭戴式耳機錯誤。

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、時間，在第二行顯示震動強度。使用這個顯示器一是其中LCD1602內有ROM，不需要過多的編程;二是其價格便宜而且不占用空間。顯示功能有助與使用者可以實時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實現(xiàn)，利用的是溫度傳感器DS18B20來實時的檢測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，當溫度高于設定的最大值時，控制器控制步進電機減少，當溫度低于預設值時，控制器控制步進電機加速，這就形成了一個負反饋系統(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

本文提供的多功能按摩儀的設計可以有效地在工作和學習中緩解長時間佩戴耳機產生的疲勞感和不適感。同時本系統(tǒng)設計方法具有簡單的結構，沒有改變原有的功能和沒有繁瑣的內部構造，更好地保證了系統(tǒng)的安全性，損壞率也會大大降低，易于維護保養(yǎng)。本設計利用溫度傳感器測溫范圍為-55℃～+125℃，可編程的9～12位分辨率，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出廠設置默認為12位，在12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數(shù)字。反應較快，外形設計緊湊易于安裝，便于操作等特點準確測太陽穴附近溫度。本設計為市面上尚未出現(xiàn)的將耳機及按摩混合的新型設備，具有一定創(chuàng)新性和獨創(chuàng)性。

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