CN104407719A - 人机交互指环及实现方法 - Google Patents

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夏连杰
李延波
刘胜杰
刘金栋
高丽哲
俞光日
时勇
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Abstract

本发明涉及一种人机交互指环电路及实现方法，包括环形结构的指环外壳，在指环外壳的环上有一个长方形壳，长方形壳内部安装微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池、柔性电路板及UHFPCB印制天线，天线上盖有可透过电磁波的ABS材料的盖板；通过内部的加速度传感器MMA7455，检测佩戴者的手部运动，通过微处理器MSP430F2X1进行运动解算，计算出动作类型，然后将对应的动作类型代码通过射频电路,按照EPCClass1Gen2协议标准调制到UHF载波上，经天线发出，通过UHF频段的RFID标签阅读器，计算机即可接收到动作代码，达到人机交互的目的，成本低，识别准确度不受环境影响。

Description

人机交互指环及实现方法
技术领域
本发明涉及电子电路，动作记录设备，特别涉及一种人机交互指环电路及实现方法 。
背景技术
目前常见的人机交互大都通过鼠标、遥控器、图像识别等方法实现。鼠标需要在一个操作面上操作，遥控器使用时需要拿起来，占用了手抓握的功能，图像识别方法系统复杂，成本较高切识别准确度受到环境影响较大。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对上述题，提供一种人机交互指环及实现方法 ，本方案旨在采用集成芯片、柔性PCB板、PCB印制天线实现一种新型的，可直接佩戴在手指上进行人机交互的指环。
本发明是通过这样的技术方案实现的： 一种人机交互指环，其特征在于，包括环形结构的指环外壳，在指环外壳的环上有一个长方形壳，长方形壳内部安装微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池、柔性电路板及UHF PCB印制天线，天线上盖有可透过电磁波的ABS材料的盖板；
微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池均通过焊接方式连在柔性电路板上，柔性电路板一半位置，柔性电路板另一半为印制天线，柔性电路板包在电池外侧，芯片靠近指环环形结构一侧，天线在另一侧，通过ABS盖板覆盖，组装后盖板起到封闭整个电路在指环外壳内部的作用；整个指环由内部电池供电工作；微处理器MSP430F2X1内置EPC Class1 Gen2协议，将指环虚拟成UHF电子标签；
加速度传感器MMA7455通过SPI接口的SCLK、SDI、SDO端连接到微处理器MSP430F2X1的SPI端口上，通过CS1片选信号选通；两个中断信号INT1、INT2连接在微处理器MSP430F2X1的1个GPIO口上；
射频电路由单芯片UHF射频发射器及周边电路构成，其核心芯片采用可编程ASK/FSK发送器MAX7057，可编程ASK/FSK发送器MAX7057的SPI接口的SCLK、SDI端也连接到微处理器MSP430F2X1的SPI端口上，通过CS2片选信号选通；DIN、ENBALE和GPO连接微处理器MSP430F2X1的3个GPIO口；
可编程ASK/FSK发送器MAX7057产生可编程的UHF射频信号，经RFout端口发送到天线。
所述人机交互指环的实现方法，其特征在于，通过内部的加速度传感器MMA7455，检测佩戴者的手部运动，通过微处理器MSP430F2X1进行运动解算，计算出动作类型，然后将对应的动作类型代码通过射频电路,按照EPC Class1 Gen2协议标准调制到UHF载波上，经天线发出，通过UHF频段的RFID标签阅读器，计算机即可接收到动作代码，达到人机交互的目的，本指环需要配合一个UHF频段的超高频阅读器，将指环发出的数据读取并传给电脑；
具体实现步骤如下：
步骤1、由于佩戴者手部动作，加速度传感器MMA7455触发中断，产生中断信号INT1，通知微处理器有动作发生；
步骤2、微处理器MSP430F2X1被中断唤醒，退出休眠，选通CS1，发起SPI操作，通知加速度传感器MMA7455转换加速度值并再次休眠；
步骤3、加速度转换完成后发起中断INT2，处理器选通CS1，发起SPI操作读出加速度值，根据加速度值的变化进行动作解算；
步骤4、解算出动作类型后通过选通CS2，发起SPI操作，初始化射频芯片，然后将动作类型代码按照EPC Class1 Gen2协议通过DIN发送到射频芯片调制，调制后的信号通过RFout端口发送到印制天线；
步骤5、连接在计算机端的UHF阅读器接收到指环发来的信号并传给计算机，完成计算机感知人手部动作的过程。
本发明的有益效果：本发明提供一种人机交互指环。本方案旨在采用集成芯片、柔性PCB板、PCB印制天线实现一种新型的，可直接佩戴在手指上进行人机交互的指环。成本低，识别准确度不受环境影响。实现了通过加速度变化感知手部动作；实现了在指环内将动作预处理成动作代码；将指环虚拟成UHF的电子标签，将加速度值通过软件放置在标签协议的数据区内；
通过UHF标签阅读器，读取数据区内的加速度数据，传到电脑，从而实现电脑对人手部动作的感知。
附图说明
图1、指环结构轴测图A；
图2、指环结构轴测图B；
图3、电路结构图；
图4、应用场景；
图5、数据流向；
图6、软件状态转换图。
图中：1. 指环外壳，2. 射频电路 ，3. 微处理器 ，4. 加速度传感器，5. 电池 ,6. 柔性电路板 ，7. 印制天线 ，8. ABS盖板。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：
如图1至图6所示，一种人机交互指环，包括环形结构的指环外壳，在指环外壳的环上有一个长方形壳，长方形壳内部安装微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池、柔性电路板及UHF PCB印制天线，天线上盖有可透过电磁波的ABS材料的盖板；
微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池均通过焊接方式连在柔性电路板上，柔性电路板一半位置，柔性电路板另一半为印制天线，柔性电路板包在电池外侧，芯片靠近指环环形结构一侧，天线在另一侧，通过ABS盖板覆盖，组装后盖板起到封闭整个电路在指环外壳内部的作用；整个指环由内部电池供电工作；微处理器MSP430F2X1内置EPC Class1 Gen2协议，将指环虚拟成UHF电子标签；
加速度传感器MMA7455通过SPI接口的SCLK、SDI、SDO端连接到微处理器MSP430F2X1的SPI端口上，通过CS1片选信号选通；两个中断信号INT1、INT2连接在微处理器MSP430F2X1的1个GPIO口上；
射频电路由单芯片UHF射频发射器及周边电路构成，其核心芯片采用可编程ASK/FSK发送器MAX7057，可编程ASK/FSK发送器MAX7057的SPI接口的SCLK、SDI端也连接到微处理器MSP430F2X1的SPI端口上，通过CS2片选信号选通；DIN、ENBALE和GPO连接微处理器MSP430F2X1的3个GPIO口；
可编程ASK/FSK发送器MAX7057产生可编程的UHF射频信号，经RFout端口发送到天线。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (2)

1.一种人机交互指环，其特征在于，包括环形结构的指环外壳，在指环外壳的环上有一个长方形壳，长方形壳内部安装微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池、柔性电路板及UHF PCB印制天线，天线上盖有可透过电磁波的ABS材料的盖板；
微处理器MSP430F2X1、加速度传感器MMA7455、射频电路、电池均通过焊接方式连在柔性电路板上，柔性电路板一半位置，柔性电路板另一半为印制天线，柔性电路板包在电池外侧，芯片靠近指环环形结构一侧，天线在另一侧，通过ABS盖板覆盖，组装后盖板起到封闭整个电路在指环外壳内部的作用；整个指环由内部电池供电工作；
加速度传感器MMA7455通过SPI接口的SCLK、SDI、SDO端连接到微处理器MSP430F2X1的SPI端口上，通过CS1片选信号选通；两个中断信号INT1、INT2连接在微处理器MSP430F2X1的1个GPIO口上；
射频电路由单芯片UHF射频发射器及周边电路构成，其核心芯片采用可编程ASK/FSK发送器MAX7057，可编程ASK/FSK发送器MAX7057的SPI接口的SCLK、SDI端也连接到微处理器MSP430F2X1的SPI端口上，通过CS2片选信号选通；DIN、ENBALE和GPO连接微处理器MSP430F2X1的3个GPIO口；
可编程ASK/FSK发送器MAX7057产生可编程的UHF射频信号，经RFout端口发送到天线。
2.如权利要求1所述人机交互指环的实现方法，其特征在于，通过内部的加速度传感器MMA7455，检测佩戴者的手部运动，通过微处理器MSP430F2X1进行运动解算，计算出动作类型，然后将对应的动作类型代码通过射频电路,按照EPC Class1 Gen2协议标准调制到UHF载波上，经天线发出，通过UHF频段的RFID标签阅读器，计算机即可接收到动作代码，达到人机交互的目的，本指环需要配合一个UHF频段的超高频阅读器，将指环发出的数据读取并传给电脑；
具体实现步骤如下：
步骤1、由于佩戴者手部动作，加速度传感器MMA7455触发中断，产生中断信号INT1，通知微处理器有动作发生；
步骤2、微处理器MSP430F2X1被中断唤醒，退出休眠，选通CS1，发起SPI操作，通知加速度传感器MMA7455转换加速度值并再次休眠；
步骤3、加速度转换完成后发起中断INT2，处理器选通CS1，发起SPI操作读出加速度值，根据加速度值的变化进行动作解算；
步骤4、解算出动作类型后通过选通CS2，发起SPI操作，初始化射频芯片，然后将动作类型代码按照EPC Class1 Gen2协议通过DIN发送到射频芯片调制，调制后的信号通过RFout端口发送到印制天线；
步骤5、连接在计算机端的UHF阅读器接收到指环发来的信号并传给计算机，完成计算机感知人手部动作的过程。
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