CN104460987A - 可通过非接触手势操控的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可通过非接触手势操控的电子设备,该电子设备包括:多个红外感应单元,在有手势经过红外感应单元时,红外感应单元的输出端输出的电平状态发生变化;逻辑电路,逻辑电路的多个输入端分别与多个红外感应单元的输出端对应连接,且用于在有红外感应器单元输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出;处理器,处理器分别与多个红外感应单元的输出端耦接,且处理器与逻辑电路的输出端连接,处理器用于接收中断信号,且在每次接收到中断信号时,获取多个红外感应单元的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据。通过上述方式,本发明能够使用户更快捷的对电子设备进行操控,可以提升用户体验。

Description

可通过非接触手势操控的电子设备
技术领域
本发明涉及电子设备领域,特别是涉及一种可通过非接触手势操控的电子设备。
背景技术
随着智能手机的普及以及智能家居概念的日渐成熟,用户对于智能设备的体验要求越来越高,尽可能减少或简化用户的操作程序,减少用户与智能设备的接触时间,让用户可以在不接触设备的情况下进行一些功能的操作,将是今后智能技术的发展方向。
以目前的智能手机为例,开机的时候需要按开机键点亮屏幕,再通过滑动或其他方式解锁;再如手机之间的文件共享,需要打开蓝牙或WIFI,再操作相关文件来选择传输方式。这些操作都比较复杂,给用户操作带来不便。
因此,需要提供一种可通过非接触手势操控的电子设备,以解决上述问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可通过非接触手势操控的电子设备,能够使用户更快捷的对电子设备进行操控,可以提升用户体验。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种可通过非接触手势操控的电子设备,电子设备包括:多个红外感应单元,在有手势经过红外感应单元时,红外感应单元的输出端输出的电平状态发生变化;逻辑电路,逻辑电路的多个输入端分别与多个红外感应单元的输出端对应连接,且用于在有红外感应器单元输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出;处理器,处理器分别与多个红外感应单元的输出端耦接,且处理器与逻辑电路的输出端连接,处理器用于接收中断信号,且在每次接收到中断信号时,获取多个红外感应单元的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据,且将电平状态数据与预设的数据比较,若一致则继续接收下一个中断信号,处理器在接收到预定数量的中断信号后判定手势识别成功并执行相应的指令。
其中,逻辑电路包括与非门电路和多个或非门电路,每一红外传感单元的输出端均连接或非门电路的一个输入端,每一或非门电路的输出端均连接与非门电路的输入端,与非门电路的输出端作为逻辑电路的输出端。
其中,每一或非门电路包括四个输入端,红外感应单元的数量为14个,或非门电路的数量为4个,与非门电路的数量为1个,未连接红外感应单元的或非门电路的输入端接地。
其中,每一红外感应单元包括红外感应器和信号转换电路,红外感应器与信号转换电路连接,红外感应器在有手势经过时产生脉冲信号,信号转换电路用于将对应的红外感应器所产生的脉冲信号转换为高电平信号。
其中,红外感应器包括红外接收电路和红外发射电路,在有手势经过红外感应器时,红外发射电路发射的红外光被遮挡且被反射至红外接收电路,红外接收电路接收到反射的红外光时产生脉冲信号。
其中,信号转换电路为单稳态触发电路。
其中,电子设备进一步包括上拉电阻,红外感应单元的输出端还通过上拉电阻与参考电压连接。
其中,电子设备的显示屏尺寸为5寸,且红外感应单元设置在显示屏的两侧边缘,且每侧设置7个红外感应单元。
其中,处理器存储任务标志位,电平状态数据与预设的数据比较一致时任务标志位加1,任务标志位加至预定数值时,判定手势识别成功并执行相应的指令。
其中,相应的指令为解锁指令、蓝牙传输指令、翻页指令或者接电话指令。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明通过设置多个红外感应单元,在有手势经过红外感应单元时,红外感应单元的输出端输出的电平状态发生变化,且设置逻辑电路的多个输入端分别与多个红外感应单元的输出端对应连接,在有红外感应器单元输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出,并通过处理器分别与多个红外感应单元的输出端耦接,接收中断信号,且在每次接收到中断信号时,获取多个红外感应单元的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据,将电平状态数据与预设的数据比较,若一致则继续接收下一个中断信号,处理器在接收到预定数量的中断信号后判定手势识别成功并执行相应的指令,从而能够使用户更快捷的对电子设备进行操控,可以提升用户体验。
附图说明
图1是本发明第一实施例的可通过非接触手势操控的电子设备的模块示意图;
图2是本发明第二实施例的可通过非接触手势操控的电子设备的模块示意图;
图3是本发明红外感应器在电子设备上安装位置示意图;
图4是本发明第二实施例的电子设备的一种具体应用实例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
请参阅图1,图1是本发明第一实施例的可通过非接触手势操控的电子设备的模块示意图。在本实施例中,电子设备包括多个红外感应单元10、逻辑电路11以及处理器12。
在有手势经过多个红外感应单元10中任意一个红外感应单元10时,这个红外感应单元10的输出端输出的电平状态发生变化。
逻辑电路11的多个输入端分别与多个红外感应单元10的输出端对应连接,且用于在有红外感应器单元10输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出。
处理器12分别与多个红外感应单元10的输出端耦接,且处理器12与逻辑电路11的输出端连接,处理器12用于接收上述逻辑电路11产生的中断信号,且在每次接收到中断信号时,获取多个红外感应单元10的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据,且将电平状态数据与预设的数据比较,若一致则继续接收下一个中断信号,处理器12在接收到预定数量的中断信号后判定手势识别成功并执行相应的指令。
优选地,处理器12存储任务标志位,电平状态数据与预设的数据比较一致时任务标志位加1,任务标志位加至预定数值时,判定手势识别成功并执行相应的指令。
优选地,上述相应的指令为解锁指令、蓝牙传输指令、翻页指令或者接电话指令。
请参阅图2,图2是本发明第二实施例的可通过非接触手势操控的电子设备的模块示意图。在本实施例中,电子设备包括多个红外感应单元20、逻辑电路21以及处理器22。
在有手势经过多个红外感应单元20中任意一个红外感应单元20时,红外感应单元10的输出端输出的电平状态发生变化。
逻辑电路21的多个输入端分别与多个红外感应单元20的输出端对应连接,且用于在有红外感应器单元20输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出。
处理器22分别与多个红外感应单元20的输出端耦接,且处理器22与逻辑电路21的输出端连接,处理器12用于接收上述逻辑电路21产生的中断信号,且在每次接收到中断信号时,获取多个红外感应单元20的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据,且将电平状态数据与预设的数据比较,若一致则继续接收下一个中断信号,处理器22在接收到预定数量的中断信号后判定手势识别成功并执行相应的指令。
优选地,处理器22存储任务标志位,电平状态数据与预设的数据比较一致时任务标志位加1,任务标志位加至预定数值时,判定手势识别成功并执行相应的指令。
优选地,逻辑电路21包括与非门电路211和多个或非门电路212,每一红外传感单元20的输出端均连接或非门电路212的一个输入端,每一或非门电路212的输出端均连接与非门电路211的输入端,与非门电路211的输出端作为逻辑电路21的输出端。更为优选地,每一或非门电路212包括四个输入端,红外感应单元20的数量为14个,或非门电路212的数量为4个,与非门电路211的数量为1个,未连接红外感应单元20的或非门电路212的输入端接地。
优选地,每一红外感应单元20包括红外感应器201和信号转换电路202,红外感应器201与信号转换电路202连接,红外感应器201在有手势经过时产生脉冲信号,信号转换电路202用于将对应的红外感应器201所产生的脉冲信号转换为高电平信号。
优选地,信号转换电路202为单稳态触发电路202。
优选地,电子设备进一步包括上拉电阻r1~r14,红外感应单元20的输出端还通过上拉电阻r1~r14与参考电压V连接。图2中仅仅示出r1和r14,本领域技术人员可清楚理解的是,其他的上拉电阻r2、r3、r4…r13的连接关系与之类似,即第n组红外感应单元20的输出端通过rn与参考电压V连接,优选地,参考电压V的大小为3V。
优选地,处理器12分别与多个红外感应单元10的输出端(即信号转换电路202的输出端)通过电阻R1~R14耦接,图2中仅仅示出R1和R14,本领域技术人员可以清楚理解的是,其他的电阻R2、R3、R4…R13的连接关系与之类似,即第n组红外感应单元20的输出端通过Rn与处理器12的GPIO口GPIO_0n连接,例如第7组红外感应单元20的输出端通过R7与处理器12的GPIO_07连接,其余据此类推。
优选地,逻辑电路21的输出端与处理器22的GPIO中断引脚连接,即与GPIO_INT引脚连接。
请一并参阅图3,图3是本发明红外感应器在电子设备上安装位置示意图。优选地,红外感应器201包括红外接收电路2011和红外发射电路2012,在有手势经过红外感应器201时,红外发射电路2012发射的红外光被遮挡且被反射至红外接收电路2011,红外接收电路2011接收到反射的红外光时产生脉冲信号。
优选地,电子设备的显示屏23尺寸为5寸,且红外感应单元20设置在显示屏23的两侧边缘,且每侧设置7个红外感应单元。例如,红外传感单元20中的红外感应器201可以设置在电子设备显示屏的边框表面上。
优选地,红外发射电路2012包括无稳态振荡器和红外发射管,红外接收电路2011包括红外接收管、整流滤波电路以及两个反相放大器。单稳态触发电路则由NE555和外围阻容感器件构成。目前已有的或非门集成IC中,最多集成了四个输入端,因此只能每四个红外感应单元20与一个或非门电路212的输出对应。可以理解的是,当科技发展到或非门集成IC可以集成更多的输入端时,则采用尽可能少的或非门电路212来实现。
在每一红外感应器201均没有任何遮挡(即没有手势经过)的情况下,不会输出脉冲信号,单稳态触发电路202总是输出低电平,即或非门电路212的四个输入端均为低电平,那么或非门电路212输出端则为高电平。当其中一个的红外感应器201遮挡,反射回去的光源被红外接收电路2011吸收放大,并输出一个脉冲信号,脉冲信号经过单稳态触发电路202转换成高电平,根据或非门电路212的逻辑关系,任意一个输入变成高电平后,将输出一个低电平。或非门电路212的逻辑图如下表一所示。
表一 或非门电路的逻辑图
输入端1 输入端2 输入端3 输入端4 输出端
0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 1 0 0
0 1 1 0 0
0 1 1 1 0
1 1 1 1 0
值得注意的是,在其他实施例中,根据红外感应器201的个数不同,或非门电路212的个数也不同。在本实施例中需要4个或非门电路212,4个或非门电路212的输出端与一个与非门电路211相连。在每一红外感应器201均没有任何遮挡的情况下,4个或非门电路均输出高电平,根据与非门电路211的逻辑关系,与非门电路211的输出端将是一个低电平。一旦有某个红外感应器201被触发(即被遮挡,也即有手势经过它),4个或非门电路至少有一个的输出端将从高电平跳转到低电平,而与非门电路211的输出端将从低电平跳转到高电平,从而触发硬件中断,与非门电路211的输出端(即逻辑电路21的输出端)产生中断信号。
当中断被唤醒(即处理器22接收到中断信号)后,处理器22会立刻读取14个GPIO口(GPIO_01~GPIO_14)的电平状态(GPIO口指处理器22上的通用输入输出接口)以一组电平状态数据的形式保存到缓存中,并与手机预设的数据进行比较。如果相同则继续接收下一个中断响应(接收中断信号),然后依次记录每一次中断响应后的GPIO电平状态,直到14个红外感应器都触发了中断。如果其中任何一次的比较结果不同,则停止中断响应,并提醒用户判断失败,结束程序,直到用户开始下一次手势判断。
理论上以电子设备为手机为例,手机的中断响应时间=硬件中断个数×时钟周期,手机普遍使用32K的晶体,因此理论上手机中断响应时间=中断个数×31微秒。内存的存取速度不仅有本身的工作频率决定,还要考虑CAS(列地址选通脉冲,Column Address Strobe)的存取时间和延迟时间,但是考虑到目前的内存的标称都是纳秒级的读取速度,因此完全能够保证中断响应后的数据存储。
处理器22的GPIO口的读取速度理论上等于一个时钟周期,但是考虑到系统延时和各种进程的占用,无论是GPIO口读取速度还是中断响应速度,都不可能达到理论值。然而从实际的测试结果来看,目前的android系统和硬件环境完全能响应用户的手势变化速度,根据我们的实验统计,用户的手势正常情况下在一个5寸屏幕的手机上完成一个完整的变化动作时间大约在0.02S—0.05S之间。
用户在使用该功能之前,预存3--5个相似的手势变化,手机将这些手势变化过程中的GPIO电平数据(电平状态数据)保存到mobile_info分区中,即保存为预设的数据,每一组的数据结构由14×14的二维数组array[14][14]构成,二维数组的行用来记录中断响应后的GPIO状态,二维数组的列则表示有多少次中断响应。在以后用户使用该功能进行解锁,或者进行无线传输的时候,将获取的数据与保存在mobile_info中预设的数据依次进行对比,如果数据相同则将任务标志加1,当任务标志位等于14时,判定手势识别成功并执行相应的指令。相应的指令为解锁指令、蓝牙传输指令、翻页指令或者接电话指令。
本发明的功能可以通过手机设置进行开关操作,如果用户开启这个功能,默认情况下,当手机处于解锁状态后,即判定手势识别成功后,本方案中所有硬件电路上的电源开关将处于关闭状态。只有当用户打开蓝牙功能后,软件上通过配置GPIO控制硬件上的电源开关打开,如果用户关闭蓝牙功能,电源开关也会自动关闭,从而最大程度上减少功耗。
如图3所示,以本实施例中的红外感应器布局举例,如果用户的手从左下角开始以一种常规的方式扫描到右上角,那么,最先触发的红外感应器应该是第7组,当中断响应后会立刻读取GPIO端口的值,根据GPIO的高低电平,可以判断是哪一组红外感应器被触发,考虑到有可能用户同时触发两个或以上的红外感应器,处理器并不去判断谁被触发了,而是将中断被触发这一刻的所有红外感应器状态记录下来,保存到一个14×14的二维数组中,通过对比数组的数据,就能准确地判断用户的手势变化是否跟预设的数据一样。
请进一步参阅图4,图4是本发明第二实施例的电子设备的一种具体应用实例的流程图。本实例以手机智能解锁和蓝牙传输为例描述本发明电子设备的应用。逻辑电路的逻辑电路输出端的中断响应(即中断信号)发出,处理器根据输入判断,任务标志位是否大于14,若小于14,则处理器开始判断中断优先级,锁定中断申请,响应中断,申请临时内存,读取GPIO值(即获取多个红外感应单元20的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据)并保存到array[0][]中,然后从某个地址开始读取mobile_info(即读取保存在mobile_info中预设的数据),判断值是否为空(即判断读取的预设的数据是否为空),若为空,则提醒用户设置预设开关手势(即上文所述的预存3--5个相似的手势变化),若不为空,则将array[0][]中每组的第一行数据进行比较(即将预设的数据和读取的GPIO值数据二者的array[0][]中每组的第一行数据进行比较),并判断是否相等,若不相等则将任务标志位清零,中断标志位清零,然后结束,手势判定不成功,若相等,则释放内存空间,随后将任务标志位+1,然后将中断标志位清零,在任务标志位大于14时,判断手机是否解锁,若是则判断蓝牙是否配对成功,若蓝牙配对不成功则提醒用户进行蓝牙配对,若蓝牙配对成功则将当前的文件通过蓝牙发送(即前文所述的执行蓝牙发送指令),随后将任务标志位清零后结束。若手机没解锁,则启动解锁进程(即前文所述的执行解锁指令),随后将任务标志位清零后结束。
以上仅以电子设备为手机且以手势识别成功后执行蓝牙传输指令或者解锁指令为例进行了说明,但是本发明却不仅仅局限于此,本发明电子设备还可以是智能阅读电子书、智能接听电话等等功能,同样还可以应用于智能电视上的翻阅功能,开机功能等等。本发明以更少的元件来实现了非接触手势操控,可以根据手机等电子设备的屏幕大小来决定红外感应器的个数和间距,从而达到更好的手势检测效果。
区别于现有技术,本发明通过设置多个红外感应单元,在有手势经过红外感应单元时,红外感应单元的输出端输出的电平状态发生变化,且设置逻辑电路的多个输入端分别与多个红外感应单元的输出端对应连接,在有红外感应器单元输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出,并通过处理器分别与多个红外感应单元的输出端耦接,接收中断信号,且在每次接收到中断信号时,获取多个红外感应单元的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据,将电平状态数据与预设的数据比较,若一致则继续接收下一个中断信号,处理器在接收到预定数量的中断信号后判定手势识别成功并执行相应的指令,从而能够使用户更快捷的对电子设备进行操控,可以提升用户体验。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可通过非接触手势操控的电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
多个红外感应单元,在有手势经过所述红外感应单元时,所述红外感应单元的输出端输出的电平状态发生变化;
逻辑电路,所述逻辑电路的多个输入端分别与所述多个红外感应单元的输出端对应连接,且用于在有所述红外感应器单元输出的电平发生变化时,产生中断信号并输出;
处理器,所述处理器分别与所述多个红外感应单元的输出端耦接,且所述处理器与所述逻辑电路的输出端连接,所述处理器用于接收所述中断信号,且在每次接收到所述中断信号时,获取所述多个红外感应单元的输出端的电平状态并保存为一组电平状态数据,且将所述电平状态数据与预设的数据比较,若一致则继续接收下一个所述中断信号,所述处理器在接收到预定数量的所述中断信号后判定手势识别成功并执行相应的指令。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述逻辑电路包括与非门电路和多个或非门电路,每一所述红外传感单元的输出端均连接所述或非门电路的一个输入端,每一所述或非门电路的输出端均连接所述与非门电路的输入端,所述与非门电路的输出端作为所述逻辑电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,每一所述或非门电路包括四个输入端,所述红外感应单元的数量为14个,所述或非门电路的数量为4个,所述与非门电路的数量为1个,未连接所述红外感应单元的所述或非门电路的输入端接地。
4.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,每一所述红外感应单元包括红外感应器和信号转换电路,所述红外感应器与所述信号转换电路连接,所述红外感应器在有手势经过时产生脉冲信号,所述信号转换电路用于将对应的所述红外感应器所产生的所述脉冲信号转换为高电平信号。
5.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,所述红外感应器包括红外接收电路和红外发射电路,在有手势经过所述红外感应器时,所述红外发射电路发射的红外光被遮挡且被反射至所述红外接收电路,所述红外接收电路接收到反射的所述红外光时产生所述脉冲信号。
6.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,所述信号转换电路为单稳态触发电路。
7.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备进一步包括上拉电阻,所述红外感应单元的输出端还通过所述上拉电阻与参考电压连接。
8.根据权利要求3所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备的显示屏尺寸为5寸,且所述红外感应单元设置在所述显示屏的两侧边缘,且每侧设置7个所述红外感应单元。
9.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述处理器存储任务标志位,所述电平状态数据与预设的数据比较一致时所述任务标志位加1,所述任务标志位加至预定数值时,判定手势识别成功并执行相应的指令。
10.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述相应的指令为解锁指令、蓝牙传输指令、翻页指令或者接电话指令。
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