CN103473823B - 一种用于考勤机的手势检测模块 - Google Patents

Abstract

一种用于考勤机的手势检测模块，包括传感器探头、中央处理单元、分别与中央处理单元连接的外部通讯接口、LED指示灯和电源管理电路，电源管理电路还与LED指示灯连接，其特征在于：在传感器探头与中央处理单元之间设有电容式转换器，电容式转换器分别与传感器探头、中央处理单元以及电源管理电路连接，用于向传感器探头提供激励源电压，以及对传感器探头的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到中央处理单元进行数据处理比较，由中央处理单元完成数据处理，确定考勤者刷卡的手势，采用本发明的考勤机增加手势识别后可以更好地进行人机交互，避免出现信息传递的困难，特别适合在诸如煤矿、厨房等特殊场合的考勤者进行考勤比对。

Description

一种用于考勤机的手势检测模块

技术领域

本发明涉及检测模块，特别是涉及一种用于考勤机的手势检测模块。

背景技术

现有考勤机大多采用射频识别（RadioFrequencyIdentification，缩略词为RFID）卡和指纹对考勤者进行考勤比对。在诸如煤矿、厨房等特殊场合，考勤者往往不带卡片，而且手指过脏或是沾有油水，就无法进行考勤比对。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种用于考勤机的手势检测模块。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种用于考勤机的手势检测模块，包括传感器探头、中央处理单元、分别与所述中央处理单元连接的外部通讯接口、LED指示灯和电源管理电路，所述电源管理电路还与LED指示灯连接。

这种用于考勤机的手势检测模块的特点是：

在所述传感器探头与所述中央处理单元之间设有电容式转换器，所述电容式转换器分别与所述传感器探头、所述中央处理单元以及所述电源管理电路连接，用于向所述传感器探头提供激励源电压，以及对传感器探头的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到所述中央处理单元进行数据处理比较，由所述中央处理单元完成数据处理。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述电容式转换器是用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器，具有相互独立的左位电容输入通道和右位电容输入通道。

优选的是，所述超低功耗双通道电容式转换器是采用美国模拟器件公司（AnalogDeviceInc.，缩略词为ADI）公司出品的集成芯片AD7150的电容传感器，所述电容传感器采用电容-数字转换技术，集成自适应式阈值算法，以对包括湿度和温度的环境因素和绝缘材料老化而导致传感器电容发生的缓慢变化进行补偿，使之长久保持手势检测能力，还设有屏蔽电容性前端信号的接地层，以耐受对地寄生电容对手势检测的负面影响。

所述传感器探头是两个结构和参数完全相同的左位传感器探头和右位传感器探头，分别与所述电容式转换器的左位电容输入通道和右位电容输入通道连接，所述左位传感器探头和所述右位传感器探头分别包括正电极和负电极，所述左位传感器探头用于检测手在左边滑动时电容的增量，所述右位传感器探头用于检测手在右边滑动时电容的增量。

当所述电容式转换器的左位电容输入通道和右位电容输入通道输出电容式转换器内部激励源电压时，所述左位传感器探头和所述右位传感器探头的正电极和负电极之间就会产生复杂的电场，在考勤者的手靠近传感器探头时，会改变电场的分布，从而改变左位传感器探头和右位传感器探头的电容值，所述电容式转换器通过对左位传感器探头和右位传感器探头的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到所述中央处理单元进行数据处理比较，通过检测左位传感器探头和右位传感器探头的电容值增大的先后顺序，确定考勤者刷卡的手势，即考勤者的手刷卡的运动轨迹。

所述左位传感器探头和右位传感器探头，分别与所述电容式转换器的左位电容输入通道和右位电容输入通道连接是屏蔽类短导线连接，以尽量减少寄生电容，还分别在左位电容输入通道和右位电容输入通道的前端设有阻容滤波器，以滤除耦合到左位传感器探头和右位传感器探头的正、负电极中的噪声，使之不受集成芯片AD7150中其它模拟或数字信号的影响，且左位传感器探头和右位传感器探头彼此不会相互影响。

所述中央处理单元是采用北京君正公司出品的MIPS架构的移动应用处理器芯片JZ4770的中央处理单元，用于对数据进行处理，完成考勤者的考勤比对，还用于存储数据、扩展TCP/IP功能、扩展U盘功能，以及扩展外接液晶显示屏功能。

所述外部通讯接口包括RS23通讯接口和两路干（ControlAreaNetwork，缩略词为CAN）接口，用于将手势检测模块的输出数据上传到考勤机，以保证考勤数据的实时性。

所述LED指示灯包括三种不同颜色的三个指示灯，一个LED指示灯亮指示工作正常，另一个LED指示灯亮指示模块检测到考勤者的手势是从左向右滑动，符合设定的正确刷卡方向；第三个LED指示灯亮指示模块检测到考勤者的手势不是从左向右滑动，不符合设定的正确刷卡方向。

所述电源管理电路是采用具有消除电源噪声功能的降压开关模式转换器芯片EUP3482的电源管理电路，所述电源管理电路分别将12V、5V电压转换成5V、3.3V电源输出，用于向各个组成件供电，且使外部的电源噪声干扰降到最低，避免误触发手势检测。

本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

所述手势检测模块用于考勤机的工作过程，依次有以下步骤：

1）初始化；

2）电路自检；如果电路中有故障，显示故障的内容，如果无故障，进入下一步骤；

3）采集考勤者手势数据；

4）上传经过中央处理单元处理的考勤者手势数据至考勤机。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

采用本发明的考勤机增加手势识别后可以更好地进行人机交互，避免出现信息传递的困难，特别适合在诸如煤矿、厨房等特殊场合的考勤者进行考勤比对。

附图说明

附图是本发明具体实施方式的组成方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

一种如附图所示的用于考勤机的手势检测模块，包括两个结构和参数完全相同的左位传感器探头6和右位传感器探头7、中央处理单元1、分别与中央处理单元1连接的外部通讯接口5、LED指示灯4和电源管理电路3，电源管理电路3还与LED指示灯4连接。左位传感器探头6和右位传感器探头7分别包括正电极和负电极，左位传感器探头6用于检测手在左边滑动时电容的增量，右位传感器探头7用于检测手在右边滑动时电容的增量；中央处理单元1是采用北京君正公司出品的MIPS架构的移动应用处理器芯片JZ4770的中央处理单元，用于对数据进行处理，完成考勤者的考勤比对，还用于存储数据、扩展TCP/IP功能、扩展U盘功能，以及扩展外接液晶显示屏功能；外部通讯接口5包括RS23通讯接口和两路CAN接口，用于将手势检测模块的输出数据上传到考勤机，以保证考勤数据的实时性；LED指示灯4包括白、红、绿三色LED指示灯，白色LED指示灯亮指示工作正常，绿色LED指示灯亮指示模块检测到考勤者的手势是从左向右滑动，符合设定的正确刷卡方向；红色LED指示灯亮指示模块检测到考勤者的手势不是从左向右滑动，不符合设定的正确刷卡方向；电源管理电路3是采用具有消除电源噪声功能的降压开关模式转换器芯片EUP3482的电源管理电路，电源管理电路3分别将12V、5V电压转换成5V、3.3V电源输出，用于向各个组成件供电，且使外部的电源噪声干扰降到最低，避免误触发手势检测。

在左位传感器探头6和右位传感器探头7与中央处理单元1之间设有用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器2，电容式转换器2采用美国ADI公司出品的集成芯片AD7150的电容传感器，所述电容传感器采用电容-数字转换技术，集成自适应式阈值算法，以对包括湿度和温度的环境因素和绝缘材料老化而导致传感器电容发生的缓慢变化进行补偿，使之长久保持手势检测能力，还设有屏蔽电容性前端信号的接地层，以耐受对地寄生电容对手势检测的负面影响。电容式转换器2具有分别与左位传感器探头6和右位传感器探头7采用屏蔽类短导线连接的相互独立的左位电容输入通道和右位电容输入通道，以尽量减少寄生电容，还分别在左位电容输入通道和右位电容输入通道的前端设有阻容滤波器，以滤除耦合到左位传感器探头6和右位传感器探头7的正、负电极中的噪声，使之不受集成芯片AD7150中其它模拟或数字信号的影响，且左位传感器探头6和右位传感器探头7彼此不会相互影响。电容式转换器2还分别与中央处理单元1以及电源管理电路3连接，用于向左位传感器探头6和右位传感器探头7提供激励源电压，以及对左位传感器探头6和右位传感器探头7的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到中央处理单元1进行数据处理比较，由中央处理单元1完成数据处理。

当电容式转换器2的左位电容输入通道和右位电容输入通道输出电容式转换器内部激励源电压时，左位传感器探头6和右位传感器探头7的正电极和负电极之间就会产生复杂的电场，在考勤者的手靠近左位传感器探头6和右位传感器探头7时，会改变电场的分布，从而改变左位传感器探头6和右位传感器探头7的电容值，电容式转换器2通过对左位传感器探头6和右位传感器探7头的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到中央处理单元1进行数据处理比较，通过检测左位传感器探头6和右位传感器探头7的电容值增大的先后顺序，确定考勤者刷卡的手势，即考勤者的手刷卡的运动轨迹。

本具体实施方式的手势检测模块用于考勤机的工作过程，依次有以下步骤：

1）初始化；

2）电路自检；如果电路中有故障，显示故障的内容，如果无故障，进入下一步骤；

3）采集考勤者手势数据；

4）上传经过中央处理单元处理的考勤者手势数据至考勤机。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种用于考勤机的手势检测模块，包括传感器探头、中央处理单元、分别与所述中央处理单元连接的外部通讯接口、LED指示灯和电源管理电路，所述电源管理电路还与LED指示灯连接，其特征在于：

在所述传感器探头与所述中央处理单元之间设有电容式转换器，所述电容式转换器分别与所述传感器探头、所述中央处理单元以及所述电源管理电路连接，用于向所述传感器探头提供激励源电压，以及对传感器探头的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到所述中央处理单元进行数据处理比较，由所述中央处理单元完成数据处理,所述电容式转换器是用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器，具有相互独立的左位电容输入通道和右位电容输入通道,所述超低功耗双通道电容式转换器是采用集成芯片AD7150的电容传感器；

其中，所述传感器探头是两个结构和参数完全相同的左位传感器探头和右位传感器探头，分别与所述电容式转换器的左位电容输入通道和右位电容输入通道连接，所述左位传感器探头和所述右位传感器探头分别包括正电极和负电极，所述左位传感器探头用于检测手在左边滑动时电容的增量，所述右位传感器探头用于检测手在右边滑动时电容的增量，当所述电容式转换器的左位电容输入通道和右位电容输入通道输出电容式转换器内部激励源电压时，所述左位传感器探头和所述右位传感器探头的正电极和负电极之间就会产生复杂的电场，在考勤者的手靠近传感器探头时，会改变电场的分布，从而改变左位传感器探头和右位传感器探头的电容值，所述电容式转换器通过对左位传感器探头和右位传感器探头的电容值变化实时采样，并转换为数字信号输出，传送到所述中央处理单元进行数据处理比较，通过检测左位传感器探头和右位传感器探头的电容值增大的先后顺序，确定考勤者刷卡的手势，即考勤者的手刷卡的运动轨迹。

2.如权利要求1所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

所述电容传感器采用电容-数字转换技术，集成自适应式阈值算法，以对包括湿度和温度的环境因素和绝缘材料老化而导致传感器电容发生的缓慢变化进行补偿，使之长久保持手势检测能力，还设有屏蔽电容性前端信号的接地层，以耐受对地寄生电容对手势检测的负面影响。

3.如权利要求2所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

所述左位传感器探头和右位传感器探头，分别与所述电容式转换器的左位电容输入通道和右位电容输入通道连接是屏蔽类短导线连接，以尽量减少寄生电容，还分别在左位电容输入通道和右位电容输入通道的前端设有阻容滤波器，以滤除耦合到左位传感器探头和右位传感器探头的正、负电极中的噪声，使之不受集成芯片AD7150中其它模拟或数字信号的影响，且左位传感器探头和右位传感器探头彼此不会相互影响。

4.如权利要求3所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

所述中央处理单元是采用MIPS架构的移动应用处理器芯片JZ4770的中央处理单元，用于对数据进行处理，完成考勤者的考勤比对，还用于存储数据、扩展TCP/IP功能、扩展U盘功能，以及扩展外接液晶显示屏功能。

5.如权利要求4所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

所述外部通讯接口包括RS232通讯接口和两路CAN接口，用于将手势检测模块的输出数据上传到考勤机，以保证考勤数据的实时性。

6.如权利要求5所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

所述LED指示灯包括三种不同颜色的三个指示灯，一个LED指示灯亮指示工作正常，另一个LED指示灯亮指示模块检测到考勤者的手势是从左向右滑动，符合设定的正确刷卡方向；第三个LED指示灯亮指示模块检测到考勤者的手势不是从左向右滑动，不符合设定的正确刷卡方向。

7.如权利要求6所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

所述电源管理电路是采用具有消除电源噪声功能的降压开关模式转换器芯片EUP3482的电源管理电路，所述电源管理电路分别将12V、5V电压转换成5V、3.3V电源输出，用于向各个组成件供电，且使外部的电源噪声干扰降到最低，避免误触发手势检测。

8.如权利要求7所述的用于考勤机的手势检测模块，其特征在于：

用于考勤机的工作过程依次有以下步骤：

1)初始化；

2)电路自检；如果电路中有故障，显示故障的内容，如果无故障，进入下一步骤；

3)采集考勤者手势数据；

4)上传经过中央处理单元处理的考勤者手势数据至考勤机。