CN106774001A - 一种具备声控唤醒功能的指静脉锁及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具备声控唤醒功能的指静脉锁及其实现方法，包括微控制单元模块、与微控制单元模块电连接并可存储数据的数据储存模块、与微控制单元模块电连接并传输被检测的指静脉数据至微控制单元的摄像头、通过外接设备控制模块与微控制单元模块电连接并可发出红外光线配合摄像头检测指静脉数据的红外线模块、用于向指静脉锁供电的电源模块；指静脉锁还包括通过外接设备控制模块与微控制单元模块电连接并用于检测声音以唤醒微控制单元模块的拾音器模块。相对于现有技术的，本发明的指静脉锁无需触摸模块来启动指静脉识别电路，具有提前唤醒指静脉模块的功能，无人操作时进入低功耗模式，节省功耗。

Description

一种具备声控唤醒功能的指静脉锁及其实现方法

技术领域

本发明涉及指静脉识别技术领域，特别涉及一种具备声控唤醒功能的指静脉锁及其实现方法。

背景技术

现有技术中，指静脉识别设备因为需要具备各种各样的功能，因此结构和程序设置上比较复杂，为了使得各种设备和程序功能得到充分利用，指静脉识别设备需要长时间进行通电，因此功耗已经成为指静脉识别设备使用过程中的瓶颈，特别是在可充电的指静脉识别设备中，该情况显得尤为突出。

而为了使得指静脉识别设备的待机时长相应延长，现有技术中通常将指静脉设备设计为，当处于非工作状态时，指静脉设备在待机状态时进入睡眠以降低功耗。但是以何种方式唤醒指静脉识别设备成为研发过程中的新的技术问题。

现有技术中，采用触摸传感器将设备进行唤醒，用户需要将手指触摸于触摸传感器上，触摸传感器识别用户指纹后发出高电位信号以唤醒控制电路板，从而使得控制电路板被唤醒激活而重新工作。但是，如果人指的指纹表面带有灰尘或者水雾时，会使得触摸传感器的识别灵敏度不高，从而无法正确读出用户的指纹纹路，进而影响触摸传感器的正常工作。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种方便快捷、使用简单的具备声控唤醒功能的指静脉锁及其实现方法，旨在提高指静脉锁的自动化程度以及降低能耗。

为实现上述目的，本发明提出一种具备声控唤醒功能的指静脉锁，包括用于控制所述指静脉锁工作的微控制单元模块、与所述微控制单元模块电连接并可存储数据的数据储存模块、与所述微控制单元模块电连接并传输被检测的指静脉数据至所述微控制单元的摄像头、通过外接设备控制模块与所述微控制单元模块电连接并可发出红外光线配合所述摄像头检测指静脉数据的红外线模块、用于向所述指静脉锁供电的电源模块；所述指静脉锁还包括通过外接设备控制模块与所述微控制单元模块电连接并用于检测声音以唤醒所述微控制单元模块工作的拾音器模块。

优选地，所述拾音器模块为主动式拾音器。

优选地，所述主动式拾音器与所述外接设备控制模块之间电连接有用于放大并过滤声音频率的声音放大器。

优选地，所述声音放大器与所述外接设备控制模块之间电连接有用于过滤高频声音的动态阈值减法电路。

优选地，所述数据储存模块包括相互电连接并可交互通信传输数据的只读储存器以及随机存取存储器。

本发明还提出一种使用所述的具备声控唤醒功能的指静脉锁的实现方法，包括以下步骤：

1)所述拾音器模块检测并拾取环境声音再转换为电信号发送至所述声音放大器；

2)环境声音对应的电信号频率低于或高于所述声音放大器检测范围，所述微控制单元模块一直处于休眠状态；

3)环境声音对应的电信号频率处于所述声音放大器检测范围，所述声音放大器向所述微控制单元模块输入高电平，所述微控制单元模块被唤醒工作；

4)所述微控制单元模块控制所述红外线模块向所述摄像头发出红外光线，并被所述摄像头拍摄指静脉影像数据，所述摄像头将指静脉影像数据发送至所述微控制单元作对比，若所述微控制单元收录的用户指静脉数据与摄像头采集的指静脉影像数据相一致，所述指静脉锁可被打开。

本发明技术方案通过在指静脉锁的电路设置用于收集环境声音的拾音模块、过滤环境声音的声音放大器等组成的电路。通过拾音模块获得环境的声音，经过放大器放大滤波整形后，形成一个启动脉冲信号，该信号连接到微控制单元模块唤醒端口，只要环境里有特定频率声音时，才能将微控制单元模块触发并唤醒，触发识别电路进入工作状态。

相对于现有技术，本发明技术方案的指静脉锁无需触摸模块来启动指静脉识别电路的微控制单元模块，工作时可通过声音提前唤醒指静脉模块，无人操作时进入低功耗模式，因此本发明技术方案能够提高指静脉锁自动化程度及降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明指静脉锁实施例的电路部件连接结构关系图；

图2为本发明指静脉锁实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提出一种具备声控唤醒功能的指静脉锁，包括用于控制指静脉锁工作的微控制单元模块、与微控制单元模块电连接并可存储数据的数据储存模块、与微控制单元模块电连接并传输被检测的指静脉数据至微控制单元的摄像头、通过外接设备控制模块与微控制单元模块电连接并可发出红外光线配合摄像头检测指静脉数据的红外线模块、用于向指静脉所供电的电源模块。本实施例的指静脉锁还包括通过外接设备控制模块与微控制单元模块电连接并用于检测声音以唤醒微控制单元模块的拾音器模块。

具体地，本发明实施例的微控制单元模块(即MCU)为单片机控制电路板，数据存储模块包括相互电连接并交互通信传输数据的只读存储器(即ROM)以及随机存取器(即RAM)、摄像头为可拍摄指静脉黑白图像的摄像头、红外线模块为可发出红外线的LED灯组、外接设备控制模块为IO接口设备控制模块、拾音器模块则为主动式拾音器。

参见图1，本发明实施例指静脉锁的电路为，微控制单元模块通过数据总线、地址总线、控制总线同时与只读存储器、随机存取器、IO接口设备控制模块电连接并交互通信传输数据；摄像头通过控制总线与微控制单元模块电连接并交互通信传输数据，另外摄像头还设有电路与IO接口设备控制模块电连接并被供电；IO接口设备控制模块还设有INT接口、UART接口以及USB接口，另外IO接口设备控制模块还电连接有电源模块用于向微控制单元模块供电。

参见图2，本发明实施例指静脉锁用于唤醒微控制单元模块的电路包括由R1电胆和MK1麦克风组成的拾音器电路以及声音放大器电路A1、可对低频信号进行过滤的低通过滤器电路A2、再次放大器电路A3依次电连接。其中，拾音器电路拾取能够唤醒微控制单元模块的声音频率为20Hz～100Hz，处于该频率段的才能被认定为有效声音。本实施例中，由R1电胆和MK1麦克风组成的拾音器电路以及声音放大器电路A1能够拾取环境中的声音，而混杂在环境声音中的有效声音可能声音过小，从而不便于后续电路进行准确过滤，因此拾音器电路拾取声音后，需要对声音进行第一次放大。而低通过滤器电路A2可对被放大后的声音进行过滤筛除，其中，频率低于20Hz且呈连续不断的声音则会被认定为环境声音，而频率高于100Hz的声音则会被认定为非工作声音，处于频率低于20Hz或高于100Hz的声音段通过低通过滤器电路A2的筛选功能进行过滤，以保留处于20Hz至100Hz的声音，需要说明的是，处于20Hz至100Hz区间段的声音是包括频率为20Hz和100Hz的声音。当声音被低通过滤器电路A2筛选后，需要通过放大器电路A3进行再次放大，以便进行输出一个高电平，以唤醒微控制单元模块工作。

另外，为了使得本实施例的电路避免因为环境声音过于吵杂而影响唤醒微控制单元模块的效果，可在放大器电路A3与微控制单元模块之间设置用于对声音波形整形的动态阈值减法电路A4，以降低其他声音对于有效的影响，通过对声音波形进行整形后，可输出一个高电平实现电位的改变，从而可对指静脉模块的微处理器进行唤醒而重新开始工作。

本发明实施例还提出一种使用具备声控唤醒功能的指静脉锁的实现方法，包括以下步骤：

1)拾音器模块检测并拾取环境声音再转换为电信号发送至声音放大器；

2)环境声音对应的电信号频率低于或高于声音放大器检测范围，微控制单元模块一直处于休眠状态；

3)环境声音对应的电信号频率处于声音放大器检测范围，声音放大器向微控制单元模块输入高电平，微控制单元模块被唤醒工作；

4)微控制单元模块控制红外线模块向摄像头发出红外光线，并被摄像头拍摄指静脉影像数据，摄像头将指静脉影像数据发送至微控制单元作对比，若微控制单元收录的用户指静脉数据与摄像头采集的指静脉影像数据相一致，指静脉锁可被打开。

参见图2，本实施例具备声控唤醒功能的指静脉锁中，拾音器模块的主动式拾音器对指静脉锁附近的环境声音进行检测，主动式拾音器检测到的环境声音后转换为电信号并发送至声音放大器。

如果拾音器模块的主动式拾音器拾取的环境声音频率低于20Hz且处于连续不断状态的声音，这些声音认定为环境声音，而非有效的工作声音，低通过滤器电路A2将该环境声音进行过滤，不会产生电位的变化，微控制单元模块则会一直处于休眠状态。另外，如果环境声音对应的电信号频率低于20Hz或者大于100Hz时，声音放大器则会将相应的电信号筛选除去，微控制单元模块也会一直处于休眠的状态。

参见图2，如果拾音器拾取的环境声音混有声音放大器设定阈值范围的声音，如混杂的声音有频率为20Hz～100Hz范围内的声音，经由拾音器电路收集相应声音后，经过放大器A1进行第一次放大，然后进入低通过滤器电路A2，并且将频率高于100Hz的高频信号过滤去除，从而将一些高频的干扰声去除以避免指静脉锁的误操作导致不必要损耗。低通过滤器电路A2选取频率范围为20Hz至100Hz的声音为有效声音，最后有效信号经放大器电路A3进行放大后，再经动态阈值减法电路A4比较整形，输出高电平以实现微控制单元模块进行工作。而人操作完毕然后离开后，拾音器电路检测到声音为环境声音，指静脉锁则再次进入休眠的状态。

本发明的指静脉锁的工作原理是，当无用户需要验证指静脉时，微控制单元模块处于休眠状态，从而可节约能源。

当有人体靠近时，人走路的声音频率通常处于20Hz至100Hz之间，主动式拾音器与声音放大器组成的拾音放大过滤电路捕获声音信息并进行处理，然后产生一个高电平信号通过INT端口进入微控制单元模块的单片机电路的中端口，从而唤醒微控制单元模块。被唤醒的微控制单元模块立即恢复到休眠前的工作状态，并且控制红外线LED灯组发出红外光线，红外光线穿过指静脉的皮肉后，由于血管和肌肉对于红光吸收率不同，因此在摄像头的传感器上形成血管的投影。经过微控制单元模块收集数据后，利用图像处理算法，把血管部分的图像增强后提取出来，形成清晰的血管图，最后经过特征点算法，把血管的特征点提取出来后，整理成特征数据并存储，微控制单元模块对检测的特征数据与只读储存器存储的指静脉数据进行对比，如特征数据与存储数据相一致，指静脉锁则可被打开。

本发明实施例通过在指静脉锁的电路设置有拾音模块以及声音放大器组成的电路，通过拾音模块获得环境的声音，经过放大器放大滤波整形后，形成一个启动脉冲信号，该信号连接到微控制单元模块唤醒端口，只要环境里有特定频率的声音时，就能产生唤醒信号，触发识别电路进入工作状态。相对于现有技术的，本发明实施例的指静脉锁无需触摸模块来启动指静脉识别电路的MCU，具有提前唤醒指静脉模块的功能，无人操作时允许指静脉识别电路进入低功耗模式，节省功耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种具备声控唤醒功能的指静脉锁，包括用于控制所述指静脉锁工作的微控制单元模块、与所述微控制单元模块电连接并可存储数据的数据储存模块、与所述微控制单元模块电连接并传输被检测的指静脉数据至所述微控制单元的摄像头、通过外接设备控制模块与所述微控制单元模块电连接并可发出红外光线配合所述摄像头检测指静脉数据的红外线模块、用于向所述指静脉锁供电的电源模块；其特征在于，所述指静脉锁还包括通过外接设备控制模块与所述微控制单元模块电连接并用于检测声音以唤醒所述微控制单元模块工作的拾音器模块。

2.如权利要求1所述的指静脉锁，其特征在于，所述拾音器模块为主动式拾音器。

3.如权利要求2所述的指静脉锁，其特征在于，所述主动式拾音器与所述外接设备控制模块之间电连接有用于放大并过滤声音频率的声音放大器。

4.如权利要求3所述的指静脉锁，其特征在于，所述声音放大器与所述外接设备控制模块之间电连接有用于过滤高频声音的动态阈值减法电路。

5.如权利要求1所述的指静脉锁，其特征在于，所述数据储存模块包括相互电连接并可交互通信传输数据的只读储存器以及随机存取存储器。

6.一种使用如权利要求1至5任一所述的具备声控唤醒功能的指静脉锁的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)所述拾音器模块检测并拾取环境声音再转换为电信号发送至所述声音放大器；

2)环境声音对应的电信号频率低于或高于所述声音放大器检测范围，所述微控制单元模块一直处于休眠状态；

3)环境声音对应的电信号频率处于所述声音放大器检测范围，所述声音放大器向所述微控制单元模块输入高电平，所述微控制单元模块被唤醒工作；

4)所述微控制单元模块控制所述红外线模块向所述摄像头发出红外光线，并被所述摄像头拍摄指静脉影像数据，所述摄像头将指静脉影像数据发送至所述微控制单元作对比，若所述微控制单元收录的用户指静脉数据与摄像头采集的指静脉影像数据相一致，所述指静脉锁可被打开。