摘要：針對(duì)如何才能在自己的小空間找到屬于自己的寧靜，如何提升自己的睡眠質(zhì)量，構(gòu)思出了一種通過手機(jī)藍(lán)牙控制的心語枕頭的設(shè)計(jì)方案，來提高人們的睡眠質(zhì)量。

引言

在現(xiàn)今的社會(huì)中，忙碌的日子使人們長期處于高壓力的狀態(tài)下，這無形中對(duì)我們的健康已經(jīng)造成極大的威脅。因此，如何有效地舒解壓力成為當(dāng)今刻不容緩的一道課題。
“互引”是一種自然現(xiàn)象，同時(shí)存在于各個(gè)實(shí)體中。舉例來說，兩個(gè)很接近的時(shí)鐘，配有一樣的鐘擺，即使讓它們由不同的時(shí)間開始運(yùn)轉(zhuǎn)，仍會(huì)因“互引作用”互相影響而產(chǎn)生相同的擺動(dòng)頻率。音樂同樣會(huì)對(duì)體內(nèi)的律動(dòng)如心跳、呼吸和腦波動(dòng)等產(chǎn)生互引作用。而這些身體的律動(dòng)也會(huì)與我們的壓力有所回應(yīng)，當(dāng)壓力指數(shù)上升，心跳、呼吸與腦波動(dòng)也會(huì)跟著上升。音樂可以有效地發(fā)揮降緩心跳及改變腦波動(dòng)的功效，進(jìn)而使人體完全放松；結(jié)果可減低心跳變動(dòng)性以達(dá)到舒適的狀態(tài)，也能增加心臟血管系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性與運(yùn)作效率，舒解壓力，提高工作效率。
很多人會(huì)在睡覺前帶上耳機(jī)，聽著音樂，可是經(jīng)常帶耳機(jī)會(huì)引起耳部不適，對(duì)解決入睡起到了事倍功半的效果。而在枕頭中內(nèi)置一個(gè)帶有擴(kuò)音器的音樂播放終端，就會(huì)帶來更多的舒適感。合理的睡姿對(duì)睡眠質(zhì)量起到了很關(guān)鍵的作用，有意識(shí)養(yǎng)成良好的睡姿，具有重要的意義。
隨著家庭智能化的不斷提高，在很大程度上提高了居民生活的幸福指數(shù)，給人們的日常生活帶來了很多的便利。新型智能家電，不僅要滿足人們物質(zhì)層面上的需求，更要滿足人們精神層面上的需求。因此本文提出了心語枕頭的設(shè)計(jì)方案。

1 心語枕頭的整體組成

手機(jī)端：由于Android市場龐大，用戶深入到各個(gè)層面，占有很大優(yōu)勢，且發(fā)展勢頭仍然迅猛，因此我們選擇Android手機(jī)作為手持端。
枕頭終端：終端系統(tǒng)采用chipKIT WF32開發(fā)板作為核心。該微控制器具有一個(gè)運(yùn)行在80MHz的 32位MIPS處理核心， 512K 的 flash 程序存儲(chǔ)器, 128K的SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。同時(shí)板上還集成Microchip MRF24WG0MA WiFi 模塊,可以滿足心語枕頭的無線通信功能，也方便了后期的功能擴(kuò)展。

本設(shè)計(jì)核心部分是PIC32MX695F512L 微控制器 ，配以適當(dāng)?shù)耐鈬娐穪硗瓿筛黜?xiàng)功能。主要包括傳感器數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，SD卡讀寫，文件系統(tǒng)的支持，語音播放，藍(lán)牙無線通信。PIC微控制器完成傳感器的數(shù)據(jù)處理并把數(shù)據(jù)發(fā)送到手持端，同時(shí)做出相應(yīng)的動(dòng)作。PIC還得實(shí)時(shí)監(jiān)測從藍(lán)牙模塊HC-06發(fā)送過來的指令，來實(shí)現(xiàn)特定的功能。

SD卡模塊采用chipKIT WF32開發(fā)板自帶的SD卡模塊，文件系統(tǒng)采用FAT32文件系統(tǒng)，將要播放的音頻存放到SD卡中。
3軸加速度和3軸陀螺儀采用MPU6050,能直接返回3軸加速度和3軸角速度的數(shù)字量。

2 枕頭內(nèi)硬件部分

整個(gè)系統(tǒng)從設(shè)計(jì)原理上劃分，可分解為以下5個(gè)部分來說明。
人機(jī)交互：通過手機(jī)的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，手機(jī)端采用圖形界面收集。

  通信部分：終端采用HC-06藍(lán)牙串口模塊，手機(jī)可通過藍(lán)牙向下位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)下位機(jī)向手機(jī)發(fā)送采集數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)。
測量睡姿：3軸加速度和3軸陀螺儀采用MPU6050模塊，能測得3軸加速度和3軸角速度值，3軸加速度值可準(zhǔn)確的反映靜態(tài)的姿態(tài)角，進(jìn)行積分可測位移。加速度計(jì)地測量數(shù)據(jù)與陀螺儀用卡爾曼濾波進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，能準(zhǔn)確測出人體的角度和位移。通過測得角度就可以得出人體的睡姿，位移信息作為反饋信息可發(fā)送到手機(jī)端記錄并顯示出來。
數(shù)據(jù)讀寫：數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)在SD卡中，SD卡的文件讀寫通過FAT32文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

音頻播放：通過硬件解碼實(shí)現(xiàn)MP3和WMA的音頻解碼，微控制器從SD卡中讀取音頻播放信息，再將數(shù)據(jù)傳到VS1053解碼音頻文件，通過擴(kuò)音器放出聲音。

3 模塊電路圖

音頻解碼采用VS1053解碼芯片，該芯片能解碼MP3、WMA、MIDI和WAV格式的音頻文件，同時(shí)還支持錄音功能，本系統(tǒng)中暫未用到這個(gè)功能，但是對(duì)其音頻錄音的電路保留了下來，方便日后升級(jí)。整個(gè)模塊電路如圖6所示。對(duì)于VS1053，由于其既有模擬電源又有數(shù)字電源，且對(duì)音質(zhì)有直接影響，所以，本模塊中使用了大量濾波和去耦電容。電容有的采用了LC濾波，為VS1053工作提供了穩(wěn)定的外部條件。

本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第3期第39頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。