CN109245791B - 一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法 - Google Patents

一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法，安装在智能手环上，包括MCU和感应模块；所述感应模块连接在所述智能手环朝向人体腕部的一侧，所述感应模块还与所述MCU连接，所述MCU固定在所述智能手环内部并与所述智能手环连接。本发明的优点和有益效果在于：不仅能够准确的判断智能手环的佩戴情况，保证了佩戴情况判断的准确度，同时，还避免了对智能手环的佩戴状态出现误判情况；并且当智能手环掉落或遗失时，外人无法通过智能手环进入用户的智能手机，保证了智能手机的信息安全性。

Description

一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法。
背景技术
手环产品上需要检测手环是否佩戴，以提报软件进行相关设置。目前常规方式为使用距离传感器测试，在手环底部添加距离传感器，当手环底部接触物体达到一定距离时，距离传感器判断手环已经佩戴；距离传感器缺点在于容易造成误判，如手环未佩戴，但是以背面朝下放置在平台上，底部距离传感器判断手环底部距离平台达到预设距离，误判断手环佩戴。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法。本技术方案利用用户的手臂对感应模块产生的压力，以改变电容式触摸按键的杂散电容的容值的原理，实现对智能手环是否脱离用户的手臂进行判断，不仅能够准确的判断智能手环的佩戴情况，保证了佩戴情况判断的准确度，同时，虽然智能手环可底部朝下放置在平台上，但是平台无法对智能手环施加足够的压力，使电容式触摸按键的杂散电容的容值达到一定大小，进而使计数结果T1大于计数阈值Tn，因此，由于计数结果T1小于计数阈值Tn，且大于计数结果T0，MCU仍然会判断当前智能手环已脱离用户的手臂，因此，避免了对智能手环的佩戴状态出现误判情况；
同时，本技术方案还通过MCU控制智能手环，使智能手环在已脱离用户的手臂时，断开与智能手机之间的连接，因此，当智能手环掉落或遗失时，外人无法通过智能手环进入用户的智能手机，保证了智能手机的信息安全性。
本发明中的一种智能手环的脱腕检测装置，安装在智能手环上，包括MCU和感应模块；所述感应模块连接在所述智能手环朝向人体腕部的一侧，所述感应模块还与所述MCU连接，所述MCU固定在所述智能手环内部并与所述智能手环连接。
上述方案中，所述感应模块包括柔性线路板和RC电路；所述RC电路固定在所述智能手环内部，所述柔性线路板固定在所述智能手环内部并与所述RC电路连接，所述MCU与所述柔性线路板连接；所述RC电路通过柔性线路板分别与MCU连接。
上述方案中，所述MCU的ADC口通过ADC线与所述RC电路连接。
上述方案中，所述RC电路包括电容式触摸按键、电压源和电阻器；所述电容式触摸按键固定在所述智能手环朝向人体腕部的一侧上，所述电容式触摸按键固定在所述柔性线路板上并接地；所述电阻器的一端与所述电压源连接，所述电阻器的另一端通过所述柔性线路板与所述电容式触摸按键连接。
上述方案中，所述MCU通过ADC线和柔性线路板与电容式触摸按键朝向电阻器的一端连接，所述电容式触摸按键位于所述智能手环朝向人体腕部的一侧上。
上述方案中，所述ADC线设置为浮空输入状态，所述智能手环还与智能手机通信连接。
一种智能手环的脱腕检测方法，包括以下步骤：
S1.MCU中安装有控制软件；控制软件通过MCU使ADC线输出为0的电平，进而使柔性线路板的电平为0，此时，RC电路中的电容式触摸按键开始放电；
S2.控制软件内设定有时间Tm，MCU持续时间Tm使ADC线输出0电平，最终使电容式触摸按键电压为0；
S3.控制软件通过MCU控制ADC线停止输出为0的电平，此时，RC电路将通过电压源对电容式触摸按键进行充电；
S4.控制软件操作MCU利用ADC线实时捕捉电容式触摸按键的实时电压，并从所述电容式触摸按键开始充电的充电时刻起进行计数；
S5.所述控制软件内设置电压阈值Vm，所述电容式触摸按键的实时电压为Vt，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时，所述控制软件将输出计数结果；
S6.所述控制软件内还具有计数阈值Tn，控制软件对比计数阈值Tn和计数结果，并判断当前智能手环是否脱离用户的手臂。
上述方案中，所述S5包括还以下内容：根据公式t＝RC*ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]
其中，t为电容式触摸按键的电压达到Vm时所需的时间；
R为电阻器的阻值；
C为电容式触摸按键的杂散电容的容值；
V1为电容式触摸按键的电压达到饱和时的电压值；
V0为电容式触摸按键在充电时的初始时刻的电压值，即为0；
Vt为电容式触摸按键的实时电压；
而电阻器的阻值R、电容式触摸按键的杂散电容的容值C、电容式触摸按键的电压达到饱和时的电压值V1、电容式触摸按键在充电时的初始时刻的电压值V0均已在控制软件内设置；
当智能手环未紧贴在用户的手臂上时，电容式触摸按键的杂散电容的容值为C0，由此可计算出，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时所需的时间t为t0，而时间t0所对应的计数结果为T0；
当智能手环在紧贴用户的手臂上时，用户的手臂将因贴合在电容式触摸按键上，此时电容式触摸按键将因用户手臂的触碰而提高容值，此时电容式触摸按键的杂散电容的容值为C1；由此可计算出，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时所需的时间t为t1，而时间t1所对应的计数结果为T1。
上述方案中，所述S6还包括以下步骤：
S61.计数结果T0小于计数阈值Tn时，控制软件判断当前智能手环已脱离用户的手臂；
S62.当计数结果T1大于计数阈值Tn时，控制软件判断当前智能手环未脱离用户的手臂。
上述方案中，所述S61还包括以下内容：当控制软件判断当前智能手环已脱离用户的手臂时，控制软件通过MCU向智能手环输出脱离信号，并控制切断智能手环与智能手机之间的连接；
所述S62还包括以下内容：当控制软件判断当前智能手环未脱离用户的手臂时，控制软件通过MCU向智能手环输出佩戴信号，并停止对智能手环的控制。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种智能手环的脱腕检测装置及检测方法，不仅能够准确的判断智能手环的佩戴情况，保证了佩戴情况判断的准确度，同时，还避免了对智能手环的佩戴状态出现误判情况；并且当智能手环掉落或遗失时，外人无法通过智能手环进入用户的智能手机，保证了智能手机的信息安全性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种智能手环的脱腕检测装置的结构示意框图；
图2为本发明一种智能手环的脱腕检测装置中MCU、感应模块和ADC线之间连接关系的的结构示意框图。
图中：1、MCU 2、感应模块 3、ADC线 4、智能手环
5、智能手机 21、柔性线路板 22、RC电路
221、电容式触摸按键 222、电压源 223、电阻器
2211、按键覆铜焊盘 2212接地覆铜焊盘
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-图2所示，本发明是一种智能手环的脱腕检测装置，安装在智能手环4上，包括MCU(单片机)1和感应模块2；感应模块2连接在智能手环4朝向人体腕部的一侧，感应模块2还与MCU1连接，MCU1固定在智能手环4内部并与智能手环4连接。
具体的，感应模块2包括柔性线路板21和RC电路22；RC电路22固定在智能手环4内部，柔性线路板21固定在智能手环4内部并与RC电路22连接，MCU1与柔性线路板连接；RC电路22通过柔性线路板21分别与MCU1连接。
进一步的，MCU1的ADC(模数转换器)口通过ADC(模数转换器)线3与RC电路22连接。
进一步的，RC电路22包括电容式触摸按键221、电压源222和电阻器223；电容式触摸按键221固定在智能手环4朝向人体腕部的一侧上，电容式触摸按键221固定在柔性线路板并接地；电阻器223的一端与电压源222连接，电阻器223的另一端通过柔性线路板21与电容式触摸按键221连接。
进一步的，MCU1通过ADC线3和柔性线路板21与电容式触摸按键221朝向电阻器223的一端连接，电容式触摸按键221位于智能手环4朝向人体腕部的一侧上。
优选的，ADC线3设置为浮空输入状态，智能手环4还与智能手机5通信连接。
具体的，电容式触摸按键包括按键覆铜焊盘2211和接地覆铜焊盘2212，按键覆铜焊盘2211和接地覆铜焊盘分别固定在柔性线路板21上，按键覆铜焊盘2211的横截面为圆形，接地覆铜焊盘2212的横截面为环形，按键覆铜焊盘2211位于接地覆铜焊盘2212的中心位置，按键覆铜焊盘2211分别与MCU1和电阻器223连接，接地覆铜焊盘2212接地；按键覆铜焊盘2211和接地覆铜焊盘均位于智能手环4朝向人体腕部的一侧上；
按键覆铜焊盘2211与接地覆铜焊盘2212之间将形成杂散电容，当用户的手臂接触按键覆铜焊盘2211时，将增加按键覆铜焊盘2211与接地覆铜焊盘2212之间的杂散电容的容值。
一种智能手环的脱腕检测方法，包括以下步骤：
S1.MCU1中安装有控制软件；控制软件通过MCU1使ADC线3输出为0的电平，进而使柔性线路板21的电平为0，此时，RC电路22中的电容式触摸按键221开始放电；
S2.控制软件内设定有时间Tm，MCU1持续时间Tm使ADC线3输出0电平，最终使电容式触摸按键221电压为0；
S3.控制软件通过MCU1控制ADC线3停止输出为0的电平，此时，RC电路22将通过电压源222对电容式触摸按键221进行充电；
S4.控制软件操作MCU1利用ADC线3实时捕捉电容式触摸按键221的实时电压，并从电容式触摸按键221开始充电的充电时刻起进行计数；
S5.控制软件内设置电压阈值Vm，电容式触摸按键221的实时电压为Vt，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时，控制软件将输出计数结果；
S6.控制软件内还具有计数阈值Tn，控制软件对比计数阈值Tn和计数结果，并判断当前智能手环4是否脱离用户的手臂。
进一步的，S5包括还以下内容：根据公式t＝RC*ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]
其中，t为电容式触摸按键221的电压达到Vm时所需的时间；
R为电阻器223的阻值；
C为电容式触摸按键221的杂散电容的容值；
V1为电容式触摸按键221的电压达到饱和时的电压值；
V0为电容式触摸按键221在充电时的初始时刻的电压值，即为0；
Vt为电容式触摸按键221的实时电压；
而电阻器223的阻值R、电容式触摸按键221的杂散电容的容值C、电容式触摸按键221的电压达到饱和时的电压值V1、电容式触摸按键221在充电时的初始时刻的电压值V0均已在控制软件内设置；
当智能手环4未紧贴在用户的手臂上时，电容式触摸按键221的杂散电容的容值为C0，由此可计算出，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时所需的时间t为t0，而时间t0所对应的计数结果为T0；
当智能手环4在紧贴用户的手臂上时，用户的手臂将因贴合在电容式触摸按键221上，此时电容式触摸按键221将因用户手臂的触碰而提高容值，此时电容式触摸按键221的杂散电容的容值为C1，并且C1大于C0；由此可计算出，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时所需的时间t为t1，而时间t1所对应的计数结果为T1。
进一步的，S6还包括以下步骤：
S61.计数结果T0小于计数阈值Tn时，控制软件判断当前智能手环4已脱离用户的手臂；
S62.当计数结果T1大于计数阈值Tn时，控制软件判断当前智能手环4未脱离用户的手臂。
进一步的，S6还可包括以下步骤：S63.当计数结果T1小于计数阈值Tn，且大于计数结果T0时，控制软件仍判断当前智能手环4已脱离用户的手臂。
进一步的，S61还包括以下内容：当控制软件判断当前智能手环4已脱离用户的手臂时，控制软件通过MCU1向智能手环4输出脱离信号，并控制切断智能手环4与智能手机5之间的连接；
S62还包括以下内容：当控制软件判断当前智能手环4未脱离用户的手臂时，控制软件通过MCU1向智能手环4输出佩戴信号，并停止对智能手环4的控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能手环的脱腕检测装置，安装在智能手环上，其特征在于，包括MCU和感应模块；所述感应模块连接在所述智能手环朝向人体腕部的一侧，所述感应模块还与所述MCU连接，所述MCU固定在所述智能手环内部并与所述智能手环连接；
所述感应模块包括柔性线路板和RC电路；所述RC电路固定在所述智能手环内部，所述柔性线路板固定在所述智能手环内部并与所述RC电路连接，所述MCU与所述柔性线路板连接；所述RC电路通过柔性线路板与MCU连接；
所述RC电路包括电容式触摸按键、电压源和电阻器；所述电容式触摸按键固定在所述智能手环朝向人体腕部的一侧上，所述电容式触摸按键固定在所述柔性线路板上并接地；所述电阻器的一端与所述电压源连接，所述电阻器的另一端通过所述柔性线路板与所述电容式触摸按键连接；
电容式触摸按键包括按键覆铜焊盘和接地覆铜焊盘，按键覆铜焊盘和接地覆铜焊盘分别固定在柔性线路板上，按键覆铜焊盘的横截面为圆形，接地覆铜焊盘的横截面为环形，按键覆铜焊盘位于接地覆铜焊盘的中心位置，按键覆铜焊盘分别与MCU和电阻器连接，接地覆铜焊盘接地；按键覆铜焊盘和接地覆铜焊盘均位于智能手环朝向人体腕部的一侧上；
按键覆铜焊盘与接地覆铜焊盘之间将形成杂散电容，当用户的手臂接触按键覆铜焊盘时，将增加按键覆铜焊盘与接地覆铜焊盘之间的杂散电容的容值。
2.根据权利要求1所述的一种智能手环的脱腕检测装置，其特征在于，所述MCU的ADC口通过ADC线与所述RC电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能手环的脱腕检测装置，其特征在于，所述MCU通过ADC线和柔性线路板与电容式触摸按键朝向电阻器的一端连接，所述电容式触摸按键位于所述智能手环朝向人体腕部的一侧上。
4.根据权利要求3所述的一种智能手环的脱腕检测装置，其特征在于，所述ADC线设置为浮空输入状态，所述智能手环还与智能手机通信连接。
5.一种智能手环的脱腕检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.MCU中安装有控制软件；控制软件通过MCU使ADC线输出为0的电平，进而使柔性线路板的电平为0，此时，RC电路中的电容式触摸按键开始放电；
S2.控制软件内设定有时间Tm，MCU持续时间Tm使ADC线输出0电平，最终使电容式触摸按键电压为0；
S3.控制软件通过MCU控制ADC线停止输出为0的电平，此时，RC电路将通过电压源对电容式触摸按键进行充电；
S4.控制软件操作MCU利用ADC线实时捕捉电容式触摸按键的实时电压，并从所述电容式触摸按键开始充电的充电时刻起进行计数；
S5.所述控制软件内设置电压阈值Vm，所述电容式触摸按键的实时电压为Vt，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时，所述控制软件将输出计数结果；
S6.所述控制软件内还具有计数阈值Tn，控制软件对比计数阈值Tn和计数结果，并判断当前智能手环是否脱离用户的手臂；
所述S5包括还以下内容：根据公式t＝RC*ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]
其中，t为电容式触摸按键的电压达到Vm时所需的时间；
R为电阻器的阻值；
C为电容式触摸按键的杂散电容的容值；
V1为电容式触摸按键的电压达到饱和时的电压值；
V0为电容式触摸按键在充电时的初始时刻的电压值，即为0；
Vt为电容式触摸按键的实时电压；
而电阻器的阻值R、电容式触摸按键的杂散电容的容值C、电容式触摸按键的电压达到饱和时的电压值V1、电容式触摸按键在充电时的初始时刻的电压值V0均已在控制软件内设置；
当智能手环未紧贴在用户的手臂上时，电容式触摸按键的杂散电容的容值为C0，由此可计算出，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时所需的时间t为t0，而时间t0所对应的计数结果为T0；
当智能手环在紧贴用户的手臂上时，用户的手臂将因贴合在电容式触摸按键上，此时电容式触摸按键将因用户手臂的触碰而提高容值，此时电容式触摸按键的杂散电容的容值为C1；由此可计算出，当实时电压Vt等于电压阈值Vm时所需的时间t为t1，而时间t1所对应的计数结果为T1。
6.根据权利要求5所述的一种智能手环的脱腕检测方法，其特征在于，所述S6还包括以下步骤：
S61.计数结果T0小于计数阈值Tn时，控制软件判断当前智能手环已脱离用户的手臂；
S62.当计数结果T1大于计数阈值Tn时，控制软件判断当前智能手环未脱离用户的手臂。
7.根据权利要求6所述的一种智能手环的脱腕检测方法，其特征在于，所述S61还包括以下内容：当控制软件判断当前智能手环已脱离用户的手臂时，控制软件通过MCU向智能手环输出脱离信号，并控制切断智能手环与智能手机之间的连接；
所述S62还包括以下内容：当控制软件判断当前智能手环未脱离用户的手臂时，控制软件通过MCU向智能手环输出佩戴信号，并停止对智能手环的控制。
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