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Abstract

一种红外多档位手势识别方法，包括步骤：S1、由两个红外发射接收模块和A/D变换器组成手势识别电路；将两个红外发射接收模块间隔设置于面板上，以该面板为基准将该模块的感应区域分成多个子区域，每个子区域表示一个档位；S2、手指进入某子区域时，被感应的一红外发射接收模块的输出信号经A/D变换后作为该子区域信号，然后挥动手指被感应的另一个红外发射接收模块的输出信号经A/D变换后作为手势方向信号；S3、单片机根据该子区域信号确定档位并显示，并根据该手势方向信号控制多路驱动器。其首次采用两个红外发射接收模块实现了多档位识别控制，解决了用红外控制多电器而引起的误判及干扰。广泛适用于厨房、洗手间、医院、屠宰场等场合使用。

Description

一种红外多档位手势识别开关及手势识别方法
技术领域
    本发明涉及红外手势识别技术，具体是一种红外多档位手势识别开关及手势识别方法。
背景技术
红外控制器在家电等广泛应用，其功能的转换需要按压不同输入按键，再由控制芯片判断按键信息来实现，输入按键多操作烦琐。将类似红外控制器用来控制居家的多点照明同样存在上述缺陷。
目前，采用红外对管的红外控制开关只能实现开/关控制（一档位），如要实现多档位开/关控制需要配置许多个红外对管，输入电路部分复杂使成本增加，控制多电器会引起误判及多开关间的信号干扰。
基于触摸屏的手势识别技术在家电、智能手机等已广泛应用，但需要使用者与设备的屏幕接触实现，该识别技术不便用于不需要屏幕的产品。
发明内容
为避免现有红外控制技术应用存在的上述不足，本发明提供一种红外多档位手势识别开关及手势识别方法，以满足电子开关、电器的配套需求。
本发明红外多档位手势识别方法，包括步骤：
S1、提供一个由两个红外发射接收模块和A/D变换器组成的手势识别电路；将两个红外发射接收模块间隔设置于一面板上，以该面板为基准将该红外发射接收模块的感应区域分成多个子区域，每个子区域表示一个档位；
S2、手指进入某子区域时，被感应的一个红外发射接收模块的输出信号经A/D变换后作为该子区域信号，然后挥动手指被感应的另一个红外发射接收模块的输出信号经A/D变换后作为手势方向信号；及
S3、由单片机根据接收的该子区域信号确定档位并显示，并根据所述的手势方向信号控制多路驱动器。该多路驱动器可用来驱动若干执行开关或电器等。
其中，所述红外发射接收模块的感应区域通常可分成2-8个区域。有的控制场合可以增加红外发射接收模块中红外发射的发射功率以增加感应距离，这种情况感应区域分成更多的区域。
所述的红外发射接收模块包括一个红外发射管和一个红外接收管，该红外发射管与一个电阻串联后连接在电源Vcc与地之间，该红外接收管和另一个电阻的串联支路连接在电源Vcc与地之间，该串联支路并联第三个电阻，红外接收管的负极连接A/D变换器的输入端。
实现上述方法的一种红外多档位手势识别开关，包括：
手势识别电路，由间隔设置于面板上的两个红外发射接收模块和A/D变换器组成，该红外发射接收模块的两输出端分别连接接A/D变换器的一输入端；用于提供手指所在该红外发射接收模块的感应区域中的子区域信号和手势方向信号（开关信号）；
多路驱动器，用于驱动若干执行开关或电器；及
单片机，所述A/D变换器的输出端接单片机的输入端，所述多路驱动器输入端与单片机的输出端连接；用于根据接收的子区域信号确定档位送档位显示模块显示；并根据接收的手势方向信号控制所述多路驱动器驱动相应执行开关或电器动作。
上述手势识别开关进一步包括壳体，位于所述面板的两个红外发射接收模块上下间隔设置，所述档位显示模块位于所述面板左上角处，载有所述单片机、A/D变换器以及多路驱动器的PCB板该壳体内。
其中，所述红外发射接收模块的感应距离分成2-8个区域。
所述的执行开关可选择继电器、光电开关和电子开关等。
所述的档位显示模块是数码管、多个LED或显示屏。
所述的红外发射接收模块包括一个红外发射管和一个红外接收管，该红外发射管与一个电阻串联后连接在电源Vcc与地之间，该红外接收管和另一个电阻的串联支路连接在电源Vcc与地之间，该串联支路并联第三个电阻，该红外接收管的负极连接A/D变换器的输入端。
本发明首次采用两个红外发射接收模块（红外对管）实现了多档位识别控制，并解决了用红外识别控制多电器从而引起的误判及多开关间的信号干扰。同时多个开关整合到一个多档位开关上，减少了体积，生产成本大大降低。
其档位判断可以通过显示模块实时显示，方便操作者的使用，操作精度提高。
本发明利用红外感应识别手势动作来控制开关、电器，操作时身体与开关不接触，使用卫生、安全、方便；避免了使用传统开关引起的触电等安全隐患。广泛适用于医院、屠宰场等易引起交叉感染的场所，以及家庭的厨房、洗手间等。
附图说明
图1为发明红外多档位手势识别开关电路原理框图；
图2为图1中手势识别电路原理图；
图3为本发明墙壁开关实施例的主视图；
图4为图3实施例的感应区域划分成4个子区域的示意图；
图5为发明控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1、图2及图3，红外多档位手势识别开关包括单片机1、手势识别电路2、档位显示模块3、用于驱动若干执行开关的多路驱动器5以及DC电源4。
手势识别电路2由两个红外发射接收模块21、22，及A/D变换器23组成，红外发射接收模块21、22的输出端分别连接接A/D变换器23的一输入端；两个红外发射接收模块21、22间隔设置于面板6上，手势识别电路2用于提供手指所在该红外发射接收模块的感应区域中的子区域信号和手势方向信号。
图2手势识别电路原理图示出A/D变换器23和红外发射接收模块21具体电路。A/D变换器23采用型号为TLC0832的8位串行A/D变换器，具有两路电压输入端CH0、CH1，两路数字输出端D0、D1。红外发射接收模块21包括一个红外发射管DS1和一个红外接收管D1，红外发射管DS1与电阻R3串联后连接在电源Vcc与地之间，红外接收管D1和电阻R1组成串联支路，该串联支路连接在电源Vcc与地之间，该串联支路并联电阻R2，红外接收管D1的负极作为输出端，连接A/D变换器23的输入端CH0。红外发射接收模块22与红外发射接收21的电路结构相同（图2未示出）。红外发射接收模块22的输出端连接A/D变换器23的输入端CH1。
单片机1采用定制芯片或现有的多种芯片，自带时钟电路。A/D变换器23的输出端D0、D1分别接单片机1的一个输入端，A/D变换器23的片选端CS接单片机1输出控制端，A/D变换器23的时钟CLK由单片机1提供；多路驱动器5输入端与单片机1的多个输出端连接。单片机1用于根据接收的子区域信号确定档位传送到档位显示模块3显示；并根据接收的手势方向信号控制所述多路驱动器3驱动相应执行开关动作。
多路驱动器5驱动的若干执行开关采用继电器、光电开关和电子开关等，再分别控制多个220Vac设备。
档位显示模块3采用数码管、多个LED及显示屏等。图3信号显示模块3是一块LED数码管，可以显示0—9十档位信号，分别代表选定控制十个不同的受控开关或设备中的某一个。
图3墙壁开关实施例还包括壳体（未示出），面板6盖置于该壳体上，在面板6上间隔（上下）设置红外发射接收模块21和红外发射接收模块22，数码管3（档位显示模块）位于面板6左上角处，载有单片机1、A/D变换器23以及多路驱动器5的PCB板安装于该壳体内。
DC电源4同传统电路，输出为5V, 由交流220Vac整流滤波后通过稳压获得。
以下结合图4、图5，说明本发明通过两个红外发射接收模块实现多档位手势识别的方法。图4为图3墙壁开关实施例的感应区域划分示意图。以面板6为基准，在感应距离内将红外发射接收模块21、22的感应区域分成4个子区域，以子区域1、2、3、4表示，4个子区域分别表示一个档位。
手指进入红外发射接收模块21的子区域2时，被感应的红外发射接收模块21的输出信号经A/D变换后作为该子区域2信号，然后向下滑动手指被感应的另一个红外发射接收模块22的输出信号经A/D变换后作为手势方向信号。
由单片机1根据接收的该子区域2信号确定为档位2并送数码管3显示数码2，并根据所述的手势方向信号控制多路驱动器5控制负载开关或电器的开关。
图5为多档位手势识别开关控制流程图，其中红外发射接收模块21简称红外21，红外发射接收模块22简称红外22。
参照控制流程图5说明上述多档位手势识别开关的工作过程：
初始状态首先判断红外21和红外22哪个第一个感应到手指或物体。
如果红外21先被感应，那么立即通过AD转换和单片机的运算判断出红外21实时接收信号所相对应的档位，同时在显示模块上显示档位给操作者参考。此时操作者可以根据显示的档位判断手位于红外21的哪个子区域，通过移动手对应显示模块的档位数字，最终选择到所要的档位。显示模块已经显示操作者所选择的档位时，操作者将手向下挥动经过红外22的感应区域，红外22被感应一次。系统将立即执行操作者选择的电器的开启动作。最后显示模块关闭（或显示待机画面），系统回到初始状态。
如果红外22先被感应，那么立即通过AD转换和单片机的运算判断出红外22实时接收信号所相对应的档位，同时在显示模块上显示档位给操作者参考。此时操作者可以根据显示的档位数字判断手位于红外22的哪个子区域，通过移动手对应显示模块的档位数字，最终选择到所要的档位。显示模块已经显示操作者所选择的档位时，操作者将手向上挥动经过红外21的感应区域，红外21被感应一次。系统将立即执行操作者选择的电器的关闭动作。最后显示模块关闭（或显示待机画面），系统回到初始状态。
根据用户需要，也可以在程序中设定档位所对应的模式，如一个档位对应一个电器的开关，也可以对应多个电器的开关；多个档位也可以对应同一个电器的开关或不同操作。 

Claims (9)

1.一种红外多档位手势识别方法，其特征在于包括步骤：
S1、提供一个由两个红外发射接收模块和A/D变换器组成的手势识别电路；将两个红外发射接收模块间隔设置于一面板上，以该面板为基准将该红外发射接收模块的感应区域分成多个子区域，每个子区域表示一个档位；
S2、手指进入某子区域时，被感应的一个红外发射接收模块的输出信号经A/D变换后作为该子区域信号，然后挥手指被感应的另一个红外发射接收模块的输出信号经A/D变换后作为手势方向信号；及
S3、由单片机根据所述的区域信号确定档位并显示，并根据所述的手势方向信号控制多路驱动器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外发射接收模块的感应区域分成2-8个子区域。
3.根据权利要求1所述的手势识别开关，其特征在于，所述的红外发射接收模块包括一个红外发射管和一个红外接收管，该红外发射管与一个电阻串联后连接在电源Vcc与地之间，该红外接收管和另一个电阻的串联支路连接在电源Vcc与地之间，该串联支路并联第三个电阻，该红外接收管的负极连接A/D变换器的输入端。
4.一种红外多档位手势识别开关，其特征在于包括：
手势识别电路，由间隔设置于面板上的两个红外发射接收模块和A/D变换器组成，该红外发射接收模块的两输出端分别连接接A/D变换器的一输入端；用于提供手指所在该红外发射接收模块的感应区域中的子区域信号和手势方向信号；
多路驱动器，用于驱动若干执行开关或电器；及
单片机，所述A/D变换器的输出端接单片机的输入端，所述多路驱动器输入端接单片机的输出端；用于根据接收的子区域信号确定档位送档位显示模块显示；并根据接收的手势方向信号控制所述多路驱动器驱动相应执行开关动作。
5.根据权利要求4所述的手势识别开关，其特征在于进一步包括壳体，位于所述面板的两个红外发射接收模块上下间隔设置，所述档位显示模块位于所述面板左上角处，载有所述单片机、A/D变换器以及多路驱动器的PCB板该壳体内。
6.根据权利要求4或5所述的手势识别开关，其特征在于，所述红外发射接收模块的感应区域分成2-8个子区域。
7.根据权利要求4或5所述的手势识别开关，其特征在于，所述的执行开关是继电器、光电开关或电子开关。
8.根据权利要求4或5所述的手势识别开关，其特征在于，所述的档位显示模块是数码管、多个LED或显示器。
9.根据权利要求4或5所述的手势识别开关，其特征在于，所述的红外发射接收模块包括一个红外发射管和一个红外接收管，该红外发射管与一个电阻串联后连接在电源Vcc与地之间，该红外接收管和另一个电阻的串联支路连接在电源Vcc与地之间，该串联支路并联第三个电阻，红外接收管的负极连接A/D变换器的输入端。
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