一种基于脉搏传感器的光立方控制系统及光立方控制方法

摘要

本发明一种基于脉搏传感器的光立方控制系统，包括脉搏传感器和通过信号处理电路与之连接的处理器，所述处理器分别与光立方和音频模块连接，所述光立方为由27个以上LED灯组成的立方体；所述处理器通过DP83848VYB以太网物理层收发芯片连接于RJ45接头，RJ45接头再通过网线与用于存储用户信息的服务器连接；所述用户信息包括用户名、性别和IP地址；所述服务器通过无线网络与移动设备通信。发明同时提供了一种光立方控制方法，能够实现脉搏信号采集、脉搏信号处理、以及根据脉搏信号对光立方进行控制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于脉搏传感器的光立方控制系统及光立方控制方法，属于光立方控制领域。

背景技术

近年来，许多广场或购物中心都会放置大型由多个LED灯组成的光立方，这种光立方一般用于播放预先设置的动画、广告或公益短片，应用场景单一，无法给人以人机互动感，形成光电资源浪费。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于脉搏传感器的光立方控制系统及光立方控制方法，利用脉搏传感器采集脉搏信号，将脉搏信号通过光立方展示，并将数据上传至服务器进行匹配，能够提供一种新的人机互动方式。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于脉搏传感器的光立方控制系统，包括脉搏传感器和通过信号处理电路与之连接的处理器，所述处理器分别与光立方和音频模块连接，所述光立方为由27个以上LED灯组成的立方体；所述处理器通过DP83848VYB以太网物理层收发芯片连接于RJ45接头，RJ45接头再通过网线与用于存储用户信息的服务器连接；所述用户信息包括用户名、性别和IP地址；所述服务器通过无线网络与移动设备通信。

所述光立方为由1000×1000×1000个LED灯组成的立方体。

所述处理器采用ARM主控处理器。

所述移动设备为智能手机。

本发明还提供了一种基于脉搏传感器的光立方控制方法，具体包括以下步骤：

(1)利用移动设备登陆服务器进行注册，将用户信息保存至服务器，所述用户信息包括用户名、性别和IP地址；

(2)利用脉搏传感器采集脉搏信号并将采集到的脉搏信号转换为模拟电压信号，模拟电压信号通过信号处理电路转换为矩形波信号传输至处理器，处理器对矩形波信号进行处理，根据以下公式得到心率：

$\mathrm{rate}=\frac{60}{T}$

其中，rate为心率，其单位为次/分，T为设置时间段内没矩形波信号相邻两次上升 沿间隔时间的平均值；根据以下公式计算矩形波占空比：

其中，ratio为矩形波占空比；

(3)处理器根据矩形波信号，在设置时间段内驱动光立方三维动态地显示心脏搏动，驱动音频模块播放心脏跳动的音效，并将设置时间段内的心率和矩形波占空比上传至服务器；

(4)服务器将不同处理器上传的心率和矩形波占空比进行存储，对各处理器上传的心率和矩形波占空比进行处理，其中，每两个处理器上传的心率和矩形波根据以下公式计算得到方差：

σ＝(rate₁-rate₂)²+(ratio₁-ratio₂)²

其中，rate1和ratio1为一个处理器上传的心率和矩形波占空比，rate2和ratio2为另一个处理器上传的心率和矩形波占空比；

对所有处理器上传的心率和矩形波占空比计算得到方差后排序，方差最小的2个处理器对应的用户为匹配用户。

步骤(4)之后，将匹配到的相似的心率特征函数所属的用户互为匹配用户，将匹配用户的个人信息分别通过无线网络发送至匹配用户的移动设备，移动设备接收服务器发送的个人信息，并通过移动设备确认是否添加对方用户为好友，若确认添加，则移动设备通过无线网络向服务器发送确认请求，服务器在用户信息中将对方的用户名添加入好友列表。

步骤(2)和步骤(3)所述的设置时间段为30秒。

当脉搏传感器未采集到脉搏信号时，处理器驱动光立方显示在其内存储的广告，并且驱动音频模块播放音乐。

本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：通过本发明的一种基于脉搏传感器的光立方控制系统和控制方法，能够实现脉搏信号采集、脉搏信号处理、以及根据脉搏信号对光立方进行控制，并且不同用户的脉搏信号可以存储在服务器中，再由服务器进行匹配，匹配结果可以用作多种行业用途，例如医疗、社交等领域，并且光立方根据脉搏信号进行三维动态显示、音频模块进行心脏跳动的音效播放，富有美感，且能够使用户得到良好的人机互动感，具有美观性和商业价值。

附图说明

图1是本发明的一种基于脉搏传感器的光立方控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明提供了一种基于脉搏传感器的光立方控制系统，包括脉搏传感器和通过信号处理电路与之连接的处理器，所述处理器分别与光立方和音频模块连接，所述光立方为由27个以上LED灯组成的立方体；所述处理器通过DP83848VYB以太网物理层收发芯片连接于RJ45接头，RJ45接头再通过网线与用于存储用户信息的服务器连接；所述用户信息包括用户名、性别和IP地址；所述服务器通过无线网络与移动设备通信。

所述光立方为由1000×1000×1000个LED灯组成的立方体。

所述处理器采用ARM主控处理器。

所述移动设备为智能手机。

本发明还提供了一种基于脉搏传感器的光立方控制方法，具体包括以下步骤：

(1)利用移动设备登陆服务器进行注册，将用户信息保存至服务器，所述用户信息包括用户名、性别和IP地址；

(2)利用脉搏传感器采集脉搏信号并将采集到的脉搏信号转换为模拟电压信号，模拟电压信号通过信号处理电路转换为矩形波信号传输至处理器，处理器对矩形波信号进行处理，根据以下公式得到心率：

$\mathrm{rate}=\frac{60}{T}$

其中，rate为心率，其单位为次/分，T为设置时间段内没矩形波信号相邻两次上升沿间隔时间的平均值；根据以下公式计算矩形波占空比：

其中，ratio为矩形波占空比；

(3)处理器根据矩形波信号，在设置时间段内驱动光立方三维动态地显示心脏搏动，驱动音频模块播放心脏跳动的音效，并将设置时间段内的心率和矩形波占空比上传至服务器；

(4)服务器将不同处理器上传的心率和矩形波占空比进行存储，对各处理器上传 的心率和矩形波占空比进行处理，其中，每两个处理器上传的心率和矩形波根据以下公式计算得到方差：

σ＝(rate₁-rate₂)²+(ratio₁-ratio₂)²

其中，rate1和ratio1为一个处理器上传的心率和矩形波占空比，rate2和ratio2为另一个处理器上传的心率和矩形波占空比；

对所有处理器上传的心率和矩形波占空比计算得到方差后排序，方差最小的2个处理器对应的用户为匹配用户。

之后，将匹配到的相似的心率特征函数所属的用户互为匹配用户，将匹配用户的个人信息分别通过无线网络发送至匹配用户的移动设备，移动设备接收服务器发送的个人信息，并通过移动设备确认是否添加对方用户为好友，若确认添加，则移动设备通过无线网络向服务器发送确认请求，服务器在用户信息中将对方的用户名添加入好友列表。

步骤(2)和步骤(3)所述的设置时间段为30秒。

当脉搏传感器未采集到脉搏信号时，处理器驱动光立方显示在处理器内存储的广告，并且驱动音频模块播放处理器内存储的音乐。

本发明以三维灯效展示心脏的搏动并配以心脏跳动的音效，给用户以良好的人机互动感。本发明中的光立方不仅仅为一个静态的装饰物，它可以使游客参与进来。当无人使用该系统时，光立方可以进入两种不同的模式：一个模式是播放预先设置的动画，具有炫酷的3D显示效果，同时配上美妙的音乐，达到很好的视听效果；另一个模式是播放广告，同时具有美观性和商业价值。本系统放置于广场或购物中心，将成为一道亮丽的风景线，增加城市的现代感与科技感。