CN103604439B - 一种通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，包括感应外界物理变化量生成触发信号的传感器，接收传感器的触发信号并基于对接收的触发信号进行分析判断进而发出对应控制信号的处理器，存储数据的存储器，接收处理器发出的控制信号以产生相应的控制动作实现功能切换的控制器，以及显示功能界面的显示器。根据本发明的计步器类产品可以采用完全没有按键的新颖设计，利用敲打、碰撞或晃动等的智能感应，尤其，引入声音控制技术，让产品拥有全新的概念，给人以全新的使用感受上的冲击，再融合小型化、嵌入式、防水、便携等诸多优势，本发明在计步器类电子产品领域将存在非常巨大的价值。

Description

一种通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器

技术领域

本发明涉及一种计步器，尤其是一种通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器。

背景技术

目前，传统计步器类电子产品，普遍都采用机械式传感器或者2D、3D加速度传感器等传感器技术来进行运动识别，从而实现计步功能，而功能参数设置、功能界面切换等均采用按键或者通过数据线、无线技术等与其它产品配合来实现，并没有考虑利用拥有计步功能的传感器本身或者通过其他传感器技术，或者利用生物识别、特殊材质接触识别等技术，来实现计步器类电子产品的功能参数设置、界面切换等，从而引发该技术产生的必要性考虑。

发明内容

针对以上现有技术的缺陷，本发明提出一种利用计步功能的传感器或者通过其它传感器技术，或者利用生物识别、特殊材质接触识别等技术，来实现功能参数设置、界面切换等功能的计步器。

一种通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，包括：

传感器，感应外界物理变化量生成触发信号；

处理器，接收传感器的触发信号，并对接收的触发信号进行分析判断，发出对应的进行功能切换的控制信号；

存储器，存储数据；

控制器，接收处理器发出的控制信号，产生相应的控制动作实现功能切换；

显示器，显示功能界面。

作为以上技术的一种补充，所述传感器包括但不限于以下传感器中的一种或者多种：声音传感器、压力传感器、光电传感器、温度传感器、机械传感器以及2D、3D加速度传感器。

作为以上技术的一种补充，所述系统还包括生物或材料识别装置，其识别类型包括但不限于以下中的一种或者多种：人体识别、手指识别、金属以及磁石材料识别。

作为以上技术的一种补充，所述生物或材料识别装置包括电阻或者电容触摸屏。

作为以上技术的一种补充，所述系统还包括计步装置，所述计步装置进一步包括：

计时器，提供时间参数；

提示装置，在预设时间或者预设事件完成后对用户进行提示；

本发明的有益效果在于：

传统的计步器类电子产品，总不可或缺的存在一个或多个按键，或者必须留有一个连接外部设备的端口，使用者在意图查看、设置相关内容时，总不得不通过触动按键或者连接外部设备才能实现，按键的存在及连接外部设备的需求，一方面使产品的设计、成本变高，另一方面也使产品的规格、大小、防水、便携等设计受到约束。

如果利用计步器本身就存在的计步功能的传感器的某些特殊性能，通过传感器信号感应、分析、判别，只要区分开操作信号和计步信号，即可以达到使用计步传感器来替换按键，实现相应的操作功能，无疑在原有硬件基础上可以节省下按键的成本和空间，也可以避免因为按键而留有缝隙。从而使产品的密闭性更好，防水性能也就会更好，而在产品的小型化、造型设计方面也会有更大的创意空间，对于产品嵌入到其他产品中，应用到其他领域中将会有更多更广泛的选择。

尤其是使用3D加速度传感器等高性能传感器，整个产品的任意一个部位受到敲击或触碰，都会被捕捉到，这样就使得整个产品的任意一个部位都可以是一个按键，应用起来更加简便，不用像传统的使用按键那样需要对按键一一进行详细冗杂的布局、定义和说明，以及因按键太小或太大而造成的烦恼。而且，举例来说，由于采用3D加速度传感器，可以在三维空间的三个方向上进行电信号或电信号转换的加速度的波形分析，因而甚至可以准确地判断是计步器的哪个面、哪条边、哪个角受到了外界的作用力，从而可以定义多种功能定义，而这些定义完全不需要按键的存在。

当然，也可以使用其他的传感器，如声音传感器、压力传感器、光电传感器、温度传感器、机械传感器等，同样可以实现不需要任何按键就能实现功能切换的目的。

另一方面，也可以应用生物、材料识别技术，在计步器类产品的材质上使用某些特殊的材料，使其可以识别人体生物特征或者其他某些特殊材料的触碰或敲击，也同样可以达到以上所述效果。

完全没有按键的新颖设计，敲击、碰撞、晃动或声音等的智能感应，让产品拥有全新的概念，给人以全新的使用感受上的冲击，再融合小型化、嵌入式、防水、便携等诸多优势，本发明在计步器类电子产品领域将存在非常巨大的价值，尤其是引入声控技术，这在计步器领域是一个巨大的创新，让计步器给使用者的印象更加时尚化、智能化，并可以在此基础上，引出计步器领域更加丰富多彩的应用，使计步器的应用更加便捷舒适的同时，也使计步器更加具有趣味性和广泛性。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1为本发明的一个实施例的系统框图；

图2为图1所示实施例的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器包括以下组件：

传感器2，感应外界物理变化量生成触发信号；

处理器1，接收传感器的触发信号，并且基于对接收的触发信号进行分析判断，发出对应的进行功能切换的控制信号；

存储器3，存储数据；

控制器4，接收处理器1发出的控制信号，产生相应的控制动作实现功能切换；

显示器5，显示功能界面；

计时器6，提供时间参数；

提示装置7，在预设时间或者预设事件完成后对用户进行提示。

其中，本发明所采用的传感器2包括但不限于是声音传感器、压力传感器、光电传感器、温度传感器、机械传感器或者2D、3D加速度传感器，在此实施例中采用了3D加速度传感器。这样，本发明通过对外界作用于产品的作用而捕捉到的信息进行分析、判别，如产品受到一定程度的敲击、碰撞、摇晃、振动等，3D加速度传感器感应到振动并输出振动信号，计步器的处理器1对振动信号进行分析判断，比如，对传感器2发出的振动信号的波形进行分析，筛选出其中振幅大于预设值而持续时间小于预设阈值的振动信号，判断所述信号为触发功能切换的触发信号，从而对应这些动作去驱使产品做出相应的功能回应。

此外，在另外的实施例中，根据本发明的计步器还具有生物或材料识别装置8，其识别类型包括人体识别、手指识别、金属以及磁石材料识别。例如，在计步器外壳上使用某些特殊的材料，使其可以识别人体生物特征或者其他某些特殊材料的触碰或敲击，结合以上所述的捕捉振动信号的传感器，可以更好地达到触发功能切换的效果。在某些实施例中，在计步器的显示器5上可以实施电阻或电容触摸屏技术，实现人体比如手指的识别。

特别地，在应用本发明的具体实施中，还可以采用声音传感器，比如内建声音拾取器，采集外界的声音信号，通过计步器的处理器1对采集的声音信号进行分析识别，例如对声压大小进行分析识别，进而实现声控功能，具体实现步骤在此不在赘述。

在使用3D传感器的实施例中，本发明提出的计步器的计步和功能切换均利用3D加速度传感器完成。3D传感器能检测物体在空间三维方向上的即时加速度变化。3D传感器三维方向的即时加速度变化是以g单位级别并且能转化为微控制器（MCU）能够识别的电信号。因此通过MCU采集3D传感器三维方向上的电信号就可知道物体即时加速度变化。

人体佩戴带有3D传感器的计步器在运动过程中因人体上下前后的运动过程中必然使3D传感器产生持续的加速度变化。其中必然包含上下运动和前后运动。因此3D传感器必然有纵向运动（z轴）的加速度，同时因计步器放置在人体不同位置所以产生另外两个加速度（x轴与y轴）大小与方向也不一样。因此持续地检测3D传感器的变化就可以计算出人体的运动步数。以上也是计步器对3D传感器的常规应用。

在本发明中，对计步器中的3D传感器还涉及功能切换的应用。对计步器的敲击动作是计步器固定在手上或桌面位置等，然后用手或物体轻敲。在这个过程中，虽然计步器是固定，但是计步器短暂的振动仍然可以通过3D传感器所检测到。而且由于计步器被固定，所以3D传感器主要检测到纵轴(z轴)方向的瞬间上下加速度变化，而另外两个方向基本上不变，也可以计步器不固定，如手拿计步器去撞击桌面等物，具体可参见下表：

3D传感器在计步与敲击响应的差异对比：

项目	计步	敲击
			时间	持续信号	短暂信号
纵轴加速度（z轴）	有	有
			X轴与Y轴加速度	有	没有
加速度大小	因运动而异，范围大	因敲击力度而异，范围小
			加速度持续变化	大	小

基于以上不同，本发明的处理器1（在此实施例中为MCU）能够对接收的3D加速度传感器信号进行分析，结合信号波形的比较，判断接收的信号类型并据此发出相应的控制指令。

根据本发明的计步器的具体工作流程可参见图2，首先在开机后，系统会实时读取传感器2的信号以实时监控外界的动作。在检测到外界动作时，比如，接收到传感器2的振动波形信号，系统的处理器1对所述信号进行分析，将接收信号的振幅和持续时间与预存的阈值相比较后得出判定。如果系统判定接收的振动信号为常规的计步信号，则进行计步操作。如果系统认为接收的信号为用户发出的触发信号，则通过控制器4进行功能切换。也可以在特定的条件下对相应的触发信号进行不同的功能定义，如在产品首次开机使用的时候，如果持续接收到触发信号，则进行参数设置。如在预设时间内无触发信号送达，则存储当前设置。

当然，在实际应用中，根据用户晃动的幅度或强度，或者敲击、碰撞的位置、角度等还可以定义不同的功能，在此不再一一详述。

本发明利用计步器本身就存在的计步功能的传感器的某些特殊性能，通过传感器信号感应、分析、判别，只要区分开操作信号和计步信号，即可以达到使用计步传感器来替换按键，实现相应的操作功能，无疑在原有硬件基础上可以节省下按键的成本和空间，也可以避免因为按键而留有缝隙。从而使产品的密闭性更好，防水性能也就会更好，而在产品的小型化、造型设计方面也会有更大的创意空间，对于产品嵌入到其他产品中，应用到其他领域中将会有更多更广泛的选择。

尤其是使用3D传感器等高性能传感器或者应用生物、材料识别技术，可以让整个产品的任意一个部位受到敲击或触碰，都会被捕捉到，这样就使得整个产品的任意一个部位都可以是一个按键，应用起来更加简便，不用像传统的使用按键那样需要对按键一一进行详细冗杂的布局、定义和说明，以及因按键太小或太大而造成设计和使用上的烦恼。

本发明所提出的完全没有按键的新颖设计，敲打、碰撞、晃动或声音等的智能感应，让产品拥有全新的概念，给人以全新的使用感受上的冲击，再融合小型化、嵌入式、防水、便携等诸多优势，本发明在计步器类电子产品领域将存在非常巨大的价值。

本发明除了上述实施方式之外，其等同技术方案也应当在其保护范围之内，在此不再一一叙述。

Claims (6)

1.一种通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，其特征在于，包括

传感器，感应外界物理变化量生成触发信号；

处理器，接收传感器的触发信号，并对接收的触发信号进行分析判断，所述触发信号包括振动波形信号，其中，在接收到传感器的振动波形信号时，处理器将振动波形信号的振幅和持续时间与预存的阈值相比较后得出判定，如果判定接收的振动波形信号为常规的计步信号，则进行计步操作，如果判定接收的振动波形信号为用户触发信号，则发出对应的进行功能切换的控制信号，以通过控制器进行功能切换；

存储器，用于存储经处理器处理的数据；

控制器，接收处理器发出的控制信号，产生相应的控制动作实现功能切换；

显示器，显示功能界面，

其中，传感器、存储器、控制器分别连接至处理器；

其中，计时器分别连接至控制器和处理器；

其中，显示器连接至控制器。

2.根据权利要求1所述的通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，其特征在于，所述传感器包括以下传感器中的一种或者多种：声音传感器、压力传感器、光电传感器、温度传感器、机械传感器以及2D、3D加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，其特征在于，所述计步器还包括生物或材料识别装置，其识别类型包括以下中的一种或者多种：人体识别、手指识别、金属以及磁石材料识别，其中，所述生物或材料识别装置设置在计步器外壳上，以识别人体生物特征或者特殊材料的触碰或敲击。

4.根据权利要求3所述的通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，其特征在于，所述生物或材料识别装置包括电阻或者电容触摸屏。

5.根据权利要求1所述的通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，其特征在于，所述计步器还包括提供时间参数的计时器。

6.根据权利要求4所述的通过敲击、碰撞或振动实现功能切换的计步器，其特征在于，所述计步器还包括在预设时间或者特定事件完成后对用户进行提示的提示装置。