阅读说明：本技术 具有报警功能的智能拖鞋 (Intelligent slipper with alarm function ) 是由 叶鹏云 于 2018-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有报警功能的智能拖鞋,包括鞋体,鞋体的鞋底的内部设有电路板,电路板上设有单片机、供电电路、MEMS惯性传感单元、称重模块、振动模块和无线通信模块,鞋体的前端设有超声波测距模块,鞋体的外侧还设有照明灯、光敏模块和蜂鸣器,供电电路、MEMS惯性传感单元、称重模块、振动模块、无线通信模块、超声波测距模块、照明灯、光敏模块和蜂鸣器均与单片机连接；供电电路包括直流电源、第一电容、第一电阻至第四电阻、第一三极管、第二三极管、第二电容、第一二极管、第二二极管、线性稳压器、第三电容、低电势端口和电压输出端。本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。(The invention discloses an intelligent slipper with an alarm function, which comprises a slipper body, wherein a circuit board is arranged inside a sole of the slipper body, a single chip microcomputer, a power supply circuit, an MEMS (micro electro mechanical system) inertial sensing unit, a weighing module, a vibration module and a wireless communication module are arranged on the circuit board, an ultrasonic ranging module is arranged at the front end of the slipper body, a lighting lamp, a photosensitive module and a buzzer are also arranged on the outer side of the slipper body, and the power supply circuit, the MEMS inertial sensing unit, the weighing module, the vibration module, the wireless communication module, the ultrasonic ranging module, the lighting lamp, the photosensitive module and the buzzer are all connected with the single chip microcomputer; the power supply circuit comprises a direct-current power supply, a first capacitor, a first resistor, a second resistor, a third resistor, a fourth resistor, a first triode, a second capacitor, a first diode, a second diode, a linear voltage stabilizer, a third capacitor, a low potential port and a voltage output end. The circuit of the invention has the advantages of simple structure, low cost, convenient maintenance and high safety and reliability of the circuit.)

具有报警功能的智能拖鞋

技术领域

本发明涉及拖鞋领域，特别涉及一种具有报警功能的智能拖鞋。

背景技术

现有技术的老人智能拖鞋，具有提供跌倒预防与报警一体化功能，将跌倒预防与检测装置嵌入拖鞋内，这样可以解决老人因记忆力衰退忘记佩戴的问题。这样的老人智能拖鞋还具有夜间照明，采用超声波距离传感器测障作为跌倒预警装置，能够检测附近障碍物并通过振动装置提示老人，降低老人夜间因行动不便而摔倒的可能。将检测与报警装置嵌入拖鞋内，同时使用GSM模块实现向老人亲属发送信息报警，不需要手动操作，增加老人得到及时救助的机会。然而，传统智能拖鞋的内部供电电路使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统智能拖鞋的内部供电电路缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的具有报警功能的智能拖鞋。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有报警功能的智能拖鞋，包括鞋体，所述鞋体的鞋底的内部设有电路板，所述电路板上设有单片机、供电电路、MEMS惯性传感单元、称重模块、振动模块和无线通信模块，所述鞋体的前端设有超声波测距模块，所述鞋体的外侧还设有照明灯、光敏模块和蜂鸣器，所述供电电路、MEMS惯性传感单元、称重模块、振动模块、无线通信模块、超声波测距模块、照明灯、光敏模块和蜂鸣器均与所述单片机连；；

所述供电电路包括直流电源、第一电容、第一电阻、第一三极管、第二电阻、第二三极管、第二电容、第一二极管、第二二极管、线性稳压器、第三电阻、第四电阻、第三电容、低电势端口和电压输出端，所述直流电源分别与所述第一电容的一端、第一电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端分别与所述第一三极管的集电极、第二三极管的基极和第二电容的一端连接，所述第一三极管的基极分别与所述低电势端口和第二电阻的一端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二电阻的另一端和第二电容的另一端连接并接地，所述第二三极管的发射极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述线性稳压器的VIN引脚连接，所述线性稳压器的ADJ引脚分别与所述第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述线性稳压器的VOUT1引脚、VOUT2引脚和第三电阻的另一端均与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述电压输出端和第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第二二极管的型号为S-183T。

在本发明所述的具有报警功能的智能拖鞋中，所述供电电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述线性稳压器的VOUT1引脚连接，所述第五电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第五电阻的阻值为35kΩ。

在本发明所述的具有报警功能的智能拖鞋中，所述供电电路还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第四电容的电容值为420pF。

在本发明所述的具有报警功能的智能拖鞋中，所述供电电路还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述直流电源连接，所述第六电阻的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第六电阻的阻值为46kΩ。

在本发明所述的具有报警功能的智能拖鞋中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。

在本发明所述的具有报警功能的智能拖鞋中，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本发明的具有报警功能的智能拖鞋，具有以下有益效果：由于设有鞋体，鞋体的鞋底的内部设有电路板，电路板上设有单片机、供电电路、MEMS惯性传感单元、称重模块、振动模块和无线通信模块；供电电路包括直流电源、第一电容、第一电阻、第一三极管、第二电阻、第二三极管、第二电容、第一二极管、第二二极管、线性稳压器、第三电阻、第四电阻、第三电容、低电势端口和电压输出端，该供电电路相对于传统智能拖鞋的内部供电电路，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第二二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有报警功能的智能拖鞋一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中供电电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明具有报警功能的智能拖鞋实施例中，该具有报警功能的智能拖鞋的结构示意图如图1所示。图1中，该具有报警功能的智能拖鞋包括鞋体，鞋体的鞋底的内部设有电路板，电路板上设有单片机1、供电电路2、MEMS惯性传感单元3、称重模块4、振动模块5和无线通信模块6，鞋体的前端设有超声波测距模块7，鞋体的外侧还设有照明灯8、光敏模块9和蜂鸣器10，其中，供电电路2、MEMS惯性传感单元3、称重模块4、振动模块5、无线通信模块6、超声波测距模块7、照明灯8、光敏模块9和蜂鸣器10均与单片机1连接。

具体而言，MEMS惯性传感单元3包括加速度计、陀螺仪、IMU(惯性测量单元)和AHRS(包括磁传感器)。IMU主要由三个MEMS加速度传感器、三个陀螺仪及解算电路组成。AHRS为包括三个磁传感器的IMU，并依据四元素法进行了解算，可直接输出一个运动体的俯仰角、横滚角和航向角。

对于超声波测距模块7利用的原理是，超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

振动模块5用于接收单片机1发送来的信号进行振动提醒；称重模块4用于检测鞋底承受重量，即检测老人是否穿着拖鞋，并将结果发送给单片机1，若超过设定阈值(例如：40kg)，则唤醒单片机1，使单片机1从睡眠状态变为工作状态；若不超过设定阈值，则单片机1继续处于休眠状态。MEMS惯性传感单元3用于判断用户是否为摔倒状态，并将判断结果发送给单片机1；光敏模块用于检测环境光照度，并将环境光照度信号值发送给单片机1超声波测距模块7用于检测前方设定范围(例如：60cm)内是否有障碍物，并将障碍物信号发送给单片机1；单片机1用于接收MEMS惯性传感单元3发送来的用户是否为摔倒状态的信号，当单片机1接收到的是未摔倒信号，则MEMS惯性传感单元3继续循环检测摔倒状态；如接收到的是摔倒信号，则开启中断，

向蜂鸣器10发出蜂鸣指令，并通过单片机1启动无线通信模块6，发送报警指令；单片机1还用于接收超声波测距模块7所检测到的障碍物信号，当接收到有障碍物信号时，将向振动模块5发送振动指令；单片机1还用于接收所述光敏模块发送来的光照度信号，当光照度信号达到需要照明的阈值时，单片机1向照明灯8发送照明指令，照明灯8用于接收单片机1发送来的照明指令，并进行照明；蜂鸣器10用于接收单片机1发送来的蜂鸣指令，并进行蜂鸣提示；无线通信模块6用于接收单片机1所发送来的摔倒信号，并通过短信或者语音通信提示监护人。

本实施例中，上述无线通信模块6为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块等。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

更具体地，当老人穿上该具有报警功能的智能拖鞋后，通过称重模块4控制超声波测距模块7的工作状态，当老人呈站立姿态时，即压力值超过设定阈值(阈值可自己设定)后，超声波测距模块7启动，否则，超声波测距模块7不启动，以降低功耗。超声波测距模块7启动后，检测前方一定范围内(60cm)是否有障碍物，当有障碍物时，输出高电平，将信号反馈到振动模块5，发生振动，达到触觉提醒。该具有报警功能的智能拖鞋启动工作后，若光敏模块9检测到外界光线较弱时，输出高电平，启动照明灯8，提供照明光源。

MEMS惯性传感单元3中的三轴加速度计利用I2C协议得到原始数据，经算法转换后将加速度值变为可用于测量人体所处的角度信号，循环检测并判断角度的大小，若角度超过25°，且持续时间超过3.5s，则判断为跌倒状态。同时利用三轴陀螺仪，避免出现误判。MEMS惯性传感单元检测到跌倒发生后，经单片机1处理分析，启动无线通信模块6，通过无线通信模块6将老人的跌倒信息发送至预先设置的亲属手机；同时单片机1与蜂鸣器10相连的接口输出高电平，驱动蜂鸣器10发出声音。

图2实施本实施例中供电电路的电路原理图。图2中，该供电电路2包括直流电源VCC、第一电容C1、第一电阻R1、第一三极管Q1、第二电阻R2、第二三极管Q2、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2、线性稳压器U1、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、低电势端口和电压输出端Vo，其中，直流电源VCC分别与第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端和第二三极管Q2的集电极连接，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端分别与第一三极管Q1的集电极、第二三极管Q2的基极和第二电容C2的一端连接，第一三极管Q1的基极分别与低电势端口和第二电阻R2的一端连接，第一三极管Q1的发射极分别与第二电阻R2的另一端和第二电容C2的另一端连接并接地，第二三极管Q2的发射极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与线性稳压器U1的VIN引脚连接，线性稳压器U1的ADJ引脚分别与第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，线性稳压器U1的VOUT1引脚、VOUT2引脚和第三电阻R3的另一端均与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极分别与电压输出端Vo和第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端接地。

该供电电路2相对于传统智能拖鞋的内部供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第二二极管D2为限流二极管，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为S-183T，当然，在实际应用中，第二二极管D2也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2构成直流降压稳压电路，线性稳压器U1、第一二极管D1、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第三电容C3构成降压变换电路。该供电电路采用第一三极管Q1和第二三极管Q2作为降压元件，并配合线性稳压器U1，使第一三极管Q1和第二三极管Q2输出的电压保持稳定，当负载功耗发生变化时，变化的电流会同步到第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极和线性稳压器U1上的电流，由于第一三极管Q1和第二三极管Q2工作在放大区，因此负载功耗变化所产生的电流变化量经第一三极管Q1和第二三极管Q2调节后，可以使输出的电压保持恒定，实现降压和稳压效果。

本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电电路2还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与线性稳压器U1的VOUT1引脚连接，第五电阻R5的另一端与第一二极管D1的阳极连接。第五电阻R5为限流电阻，用于进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为35kΩ，当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该供电电路2还包括第四电容C4，第四电容C4的一端与第一三极管Q1的集电极连接，第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的基极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电容C4的电容值为420pF，当然，在实际应用中，第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该供电电路2还包括第六电阻R6，第六电阻R6的一端与直流电源VCC连接，第六电阻R6的另一端与第二三极管Q2的集电极连接。第六电阻R6为限流电阻，用于进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第六电阻R6的阻值为46kΩ，当然，在实际应用中，第六电阻R6的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，单片机1、MEMS惯性传感单元3、称重模块4、振动模块5、超声波测距模块7、照明灯8、光敏模块9和蜂鸣器10均采用现有技术中能够实现其功能的任意结构。

总之，本实施例中，该供电电路2相对于传统智能拖鞋的内部供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电电路2中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。