CN111464167B - 具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法。所述具有非接触式智能按键的电子装置，包括：按键，用于在触发后执行电子装置的一功能，所述按键包括量子阱二极管，所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；模数信号处理模块，连接所述量子阱二极管，用于对所述光电流进行模数转换和译码判决；单片机，连接所述模数信号处理模块，用于在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键被触发，并执行所述功能。本发明避免了用户与按键之间的直接触摸接触，有效避免了公共场所的按键因接触式触发易造成细菌和病毒交叉感染的问题。

Description

具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及照明、显示及光通信领域，尤其涉及一种具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法。

背景技术

GaN材料具有良好的光电效应，其具有更高的禁带宽度，更大的电子饱和漂移速度，更强的临近击穿电场，以及更高的热导率和热稳定性，是制备高频、高温、高压、大功率器件的理想材料。研究表明，GaN材料具有发光、探测共存的现象，为可见光通信、光子互联以及光学微电子器件的发展提供了新的方向。

为了便利人们的生活，在公共场所经常设置有多种按键，例如电梯按键、公共洗手间的马桶按键等，然而，这些按键通常为接触式触摸按键。公共场所的这种接触式触摸按键由于触摸人员较多，极易造成细菌和病毒的交叉感染，从而影响人们的身心健康。

因此，如何避免公共场所的按键所带来的细菌和病毒交叉感染风险，确保人们的身心健康，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法，用于解决现有技术中公共场所的按键易造成细菌和病毒交叉感染的问题，从而确保人们的身心健康。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有非接触式智能按键的电子装置，包括：

按键，用于在触发后执行电子装置的一功能，所述按键包括量子阱二极管，所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；

模数信号处理模块，连接所述量子阱二极管，用于对所述光电流进行模数转换和译码判决；

单片机，连接所述模数信号处理模块，用于在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键被触发，并执行所述功能。

可选的，还包括：

数字开关，设置于所述量子阱二极管与所述模数信号处理模块之间，用于在所述译码判决确定所述光电流超出所述阈值范围时，控制所述量子阱二极管点亮。

可选的，所述单片机还用于判断所述功能是否执行完毕，若是，则驱动所述数字开关控制所述量子阱二极管熄灭。

可选的，所述按键的数量为多个，且多个所述按键排布成N行M列的阵列，多个所述按键与所述电子装置的多个功能一一对应，N和M均为大于或等于2的整数；

所述数字开关的数量为(N+M)个，所述阵列的每一行设置一个数字开关、且所述阵列的每一列也设置一个数字开关。

可选的，所述单片机包括缓存记录单元和执行单元；所述缓存记录单元用于在多个所述按键被触发时，记录与多个被触发的所述按键对应的多个功能；所述执行单元连接所述缓存记录单元，用于执行所述缓存记录单元记录的多个所述功能。

可选的，多个所述按键按从小到大的顺序依次编号；所述缓存记录单元记录的多个所述功能按照被触发的所述按键的编号的大小顺序排列；所述执行单元顺序执行所述缓存记录单元中记录的多个所述功能。

可选的，所述功能包括第一子功能和第二子功能；

所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否降低，若是，则产生第一子光电流；所述模数信号处理模块用于对所述第一子光电流进行模数转换和译码判决；所述单片机在所述译码判决确定所述第一子光电流低于所述阈值范围时，执行所述第一子功能；

所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否增大，若是，则产生第二子光电流；所述模数信号处理模块用于对所述第二子光电流进行模数转换和译码判决；所述单片机在所述译码判决确定所述第二子光电流低于所述阈值范围时，执行所述第二子功能。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法，包括如下步骤：

设置具有量子阱二极管的按键，所述按键用于在触发后执行电子装置的一功能；

所述量子阱二极管在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；

对所述光电流进行模数转换和译码判决；

在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键被触发，并执行所述功能。

可选的，在确认所述按键被触发之后，还包括如下步骤：

控制所述量子阱二极管点亮。

可选的，还包括如下步骤：

判断所述功能是否执行完毕，若是，则控制所述量子阱二极管熄灭，以再次探测外界环境光强度是否发生改变。

本发明提供的具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法，通过在按键中设置量子阱二极管，利用量子阱二极管的光探测特性，通过控制外界环境光强度的变化来控制所述按键是否被触发，从而避免了用户与按键之间的直接触摸接触，有效避免了公共场所的按键因接触式触发易造成细菌和病毒交叉感染的问题。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中具有非接触式智能按键的电子装置的结构框图；

附图2是本发明具体实施方式中的量子阱二极管处于不同模式时的结构示意图；

附图3是本发明具体实施方式中按键数量为多个时按键与数字开关之间的对应关系图；

附图4是本发明具体实施方式中的具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种具有非接触式智能按键的电子装置，附图1是本发明具体实施方式中具有非接触式智能按键的电子装置的结构框图，附图2是本发明具体实施方式中的量子阱二极管处于不同模式时的结构示意图。如图1和图2所示，本具体实施方式提供的具有非接触式智能按键的电子装置，包括：

按键10，用于在触发后执行电子装置的一功能，所述按键10包括量子阱二极管101，所述量子阱二极管101用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；

模数信号处理模块12，连接所述量子阱二极管101，用于对所述光电流进行模数转换和译码判决；

单片机13，连接所述模数信号处理模块12，用于在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键10被触发，并执行所述功能。

图2中的(a)是所述量子阱二极管101处于发光模式时的结构示意图，图2中的(b)是所述量子阱二极管101处于光探测模式时的结构示意图，图2中的(c)是所述量子阱二极管101处于发光探测模式时的结构示意图。图2中的(a)、图2中的(b)和图2中的(c)中的E_c表示导带能级、E_v表示价带能级。所述量子阱二极管101包括衬底20，所述衬底20表面具有沿垂直于所述衬底20的方向依次叠置的n-GaN层21、多量子阱层22和p-GaN层23。所述n-GaN层21表面设置有n-电极25，所述p-GaN层23表面设置有p-电极24。

具体来说，通过在所述按键10中设置量子阱二极管101，利用所述量子阱二极管101具有光探测的特性，使得所述量子阱二极管101处于未点亮(即熄灭)状态(即光探测模式)时持续对外界环境的光强度进行检测，当外界环境光强度发生改变时，在所述量子阱二极管101中产生一个光电流，并将所述光电流传输至所述模数信号处理模块12。所述模数信号处理模块12中包括模数转换单元121和译码判决单元122。所述模数转换单元121将所述光电流的模拟信号转换为数字信号。所述译码判决单元122连接所述模数转换单元121，用于对经所述模数转换单元121转换的所述光电流进行译码处理，并判断经所述译码处理后的所述光电流是否超出所述阈值范围。当所述译码判决单元122确认所述光电流超出所述阈值范围(即确认所述按键10被触发)时，则发送一控制信号给所述单片机13，所述单片机13则执行所述按键10对应的所述功能。反之，当所述译码判决单元122确认所述光电流未超出所述阈值范围(即确认所述按键10未被触发)时，则不发送所述控制信号给所述单片机13或者发送不执行所述功能的信号给所述单片机13。本具体实施方式中的所述阈值范围是指，没有人为干扰时所述量子阱二极管101探测外界环境光所产生的光电流的范围。本具体实施方式中所述阈值范围的具体数值，本领域技术人员可以根据所述按键10所处的外界环境进行设置，本具体实施方式对此不作限定。

采用这种方式，用户在启动所述电子装置的所述功能时，可以不与所述按键10直接接触，而是通过所述量子阱二极管101探测范围内的外界环境光强度，从而可以避免在公共场所接触按键而导致的细菌和病毒交叉感染的问题。在本具体实施方式中，外界环境光强度的改变方式可以包括所述量子阱二极管101探测范围内的外界环境光强度的降低(例如用户用手或者其他物体遮挡，使得所述量子阱二极管101探测范围内的外界环境光强度降低)和外界光强度的增大(例如用户用手电筒照射，使得所述量子阱二极管101探测范围内的外界环境光强度增大)。

可选的，具有非接触式智能按键的电子装置还包括：

数字开关11，设置于所述量子阱二极管101与所述模数信号处理模块12之间，用于在所述译码判决确定所述光电流超出所述阈值范围时，控制所述量子阱二极管101点亮。

具体来说，所述数字开关11的一端电连接所述量子阱二极管101、另一端电连接所述模数信号处理模块12。所述数字开关11包括接收电路和点亮电路，所述接收电路用于控制所述量子阱二极管101开启光探测模式，所述点亮电路用于控制所述量子阱二极管101开启发光模式。所述接收电路和所述点亮电路的导通与否，由所述单片机13控制，即所述单片机13控制所述数字开关11中选通哪路电路导通。当所述译码判决单元122确认所述光电流超出所述阈值范围(即确认所述按键10被触发)、且发送一控制信号给所述单片机13时，所述单片机13中的模式控制单元131控制所述模数信号处理模块12中的驱动单元123驱动所述点亮电路导通，使得所述量子阱二极管101由光探测模式切换为发光模式，即所述量子阱二极管101发光(即点亮)，使得用户可以直接知晓触发所述按键10的操作已成功，避免用户多次重复操作。反之，则所述单片机13中的所述模式控制单元131控制所述模数信号处理模块中的所述驱动单元继续驱动所述接收电路导通，使得所述量子阱二极管101继续保持光探测模式。本领域技术人员也可以根据实际需要采用MOS管替代所述数字开关11。

可选的，所述单片机13还用于判断所述功能是否执行完毕，若是，则驱动所述数字开关11控制所述量子阱二极管101熄灭。

具体来说，在所述电子装置执行完所述功能之后，所述单片机13会接收到一个所述功能执行完毕的反馈信息，从而所述模式控制单元131控制所述模数信号处理模块12中的所述驱动单元123驱动所述量子阱二极管101由发光模式再次切换为光探测模式，即所述量子阱二极管101熄灭，以便用户下一次触发。

可选的，所述按键10的数量为多个，且多个所述按键10排布成N行M列的阵列，多个所述按键10与所述电子装置的多个功能一一对应，N和M均为大于或等于2的整数；

所述数字开关11的数量为(N+M)个，所述阵列的每一行设置一个数字开关11、且所述阵列的每一列也设置一个数字开关11。

附图3是本发明具体实施方式中按键数量为多个时按键与数字开关之间的对应关系图。具体来说，当所述按键10的数量为的多个时，可以将所有的所述按键10呈阵列排布。为了简化所述具有非接触智能按键的电子装置的整体结构，可以采用行扫描或者列扫描的方式。对于由多个所述按键10构成的N行M列的阵列，采用行列扫描的方式时，可以只设置(N+M)个所述数字开关11，即每一行设置一个所述数字开关11、每一列也设置一个所述数字开关11，每一个所述按键10中的所述量子阱二极管101与其所在行和所在列的所述数字开关11均电连接，即可快速定位到用户选择的所述按键10。举例来说，如图3所示，对于4行3列的按键阵列，针对每一行设置一个与该行中的3个所述按键10均电连接的一个数字开关11，针对每一列也设置一个与该列中的4个所述按键10均电连接的一个数字开关11，则总共需要设置7个数字开关。(N+M)个所述数字开关11可以共同连接至一个所述模数信号处理模块12。

在其他具体实施方式中，为了简化所述电子装置内部整体的电路结构，可以采用将所述量子阱二极管的探测电路直接接到单片机的模拟输入口；所述单片机中用于点亮所述量子阱二极管的供压电路，用一个N-mos管接到每行量子阱二极管的正极，每列量子阱二极管负极和地之间接一个P-MOS管，所有MOS管(包括P-MOS管和N-MOS管)的栅极均接入所述单片机，由所述单片机控制每一所述MOS管的开断，通过循环扫描的方式，也可达到数字开关的效果。

可选的，所述单片机13包括缓存记录单元132和执行单元134；所述缓存记录单元132用于在多个所述按键10被触发时，记录与多个被触发的所述按键10对应的多个功能；所述执行单元134连接所述缓存记录单元132，用于执行所述缓存记录单元132记录的多个所述功能。

可选的，多个所述按键10按从小到大的顺序依次编号；所述缓存记录单元132记录的多个所述功能按照被触发的所述按键10的编号的大小顺序排列；所述执行单元134顺序执行所述缓存记录单元132中记录的多个所述功能。

具体来说，通过在所述单片机13中设置所述缓存记录单元132，从而可以运行用户同时触发多个所述按键10，所述缓存记录单元132按照被触发的所述按键10对应的编号的顺序，将多个所述功能一一存储记录，便于后续所述执行单元134按顺序执行多个所述功能。所述单片机13控制一个所述功能被执行的具体方法，可以是信号处理单元133对所述缓存记录单元132中一待执行的功能进行信号处理之后传输至所述执行单元134，所述执行单元134则根据信号处理的结果控制传输至所述电子装置中的各硬件的电压的大小，从而实现所述功能的执行。

举例来说，所述按键10为电梯楼层按键，多个所述按键10与多个楼层一一对应，每一所述按键10与电梯在响应的楼层停靠的功能对应。当多个所述按键10通过非接触式的方式被触发时，所述缓存记录单元132按照所述按键10所对应的楼层的高低顺序依次存储记录在多个所述楼层停靠的功能，并驱动所述执行单元134执行依次在多个所述楼层停靠。

可选的，所述功能包括第一子功能和第二子功能；

所述量子阱二极管101用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否降低，若是，则产生第一子光电流；所述模数信号处理模块12用于对所述第一子光电流进行模数转换和译码判决；所述单片机13在所述译码判决确定所述第一子光电流低于所述阈值范围时，执行所述第一子功能；

所述量子阱二极管101用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否增大，若是，则产生第二子光电流；所述模数信号处理模块12用于对所述第二子光电流进行模数转换和译码判决；所述单片机13在所述译码判决确定所述第二子光电流低于所述阈值范围时，执行所述第二子功能。

具体来说，可以通过降低或者增大所述量子阱二极管101探测范围内的外界环境光强度，可以控制同一所述按键10实现不同的功能，从而可以进一步扩展具有非接触式智能按键的电子装置的应用领域。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法，附图4是本发明具体实施方式中的具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法流程图。本具体实施方式提供的具有非接触式智能按键的电子装置的结构可参见上述描述以及图1-图3。如图1-图4所示，本具体实施方式提供的具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤S41，设置具有量子阱二极管101的按键10，所述按键10用于在触发后执行电子装置的一功能；

步骤S42，所述量子阱二极管101在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；

步骤S43，对所述光电流进行模数转换和译码判决；

步骤S44，在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键被触发，并执行所述功能。

可选的，在确认所述按键10被触发之后，具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法还包括如下步骤：

控制所述量子阱二极管101点亮。

可选的，具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法还包括如下步骤：

判断所述功能是否执行完毕，若是，则控制所述量子阱二极管101熄灭，以再次探测外界环境光强度是否发生改变。

本具体实施方式提供的具有非接触式智能按键的电子装置及其控制方法，通过在按键中设置量子阱二极管，利用量子阱二极管的光探测特性，通过控制外界环境光强度的变化来控制所述按键是否被触发，从而避免了用户与按键之间的直接触摸接触，有效避免了公共场所的按键因接触式触发易造成细菌和病毒交叉感染的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有非接触式智能按键的电子装置，其特征在于，包括：

按键，用于在触发后执行电子装置的一功能，所述按键包括量子阱二极管，所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；

模数信号处理模块，连接所述量子阱二极管，用于对所述光电流进行模数转换和译码判决；

单片机，连接所述模数信号处理模块，用于在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键被触发，并执行所述功能；

所述功能包括第一子功能和第二子功能；

所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否降低，若是，则产生第一子光电流；所述模数信号处理模块用于对所述第一子光电流进行模数转换和译码判决；所述单片机在所述译码判决确定所述第一子光电流低于所述阈值范围时，执行所述第一子功能；

所述量子阱二极管用于在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否增大，若是，则产生第二子光电流；所述模数信号处理模块用于对所述第二子光电流进行模数转换和译码判决；所述单片机在所述译码判决确定所述第二子光电流低于所述阈值范围时，执行所述第二子功能。

2.根据权利要求1所述的具有非接触式智能按键的电子装置，其特征在于，还包括：

数字开关，设置于所述量子阱二极管与所述模数信号处理模块之间，用于在所述译码判决确定所述光电流超出所述阈值范围时，控制所述量子阱二极管点亮。

3.根据权利要求2所述的具有非接触式智能按键的电子装置，其特征在于，所述单片机还用于判断所述功能是否执行完毕，若是，则驱动所述数字开关控制所述量子阱二极管熄灭。

4.根据权利要求2所述的具有非接触式智能按键的电子装置，其特征在于，所述按键的数量为多个，且多个所述按键排布成N行M列的阵列，多个所述按键与所述电子装置的多个功能一一对应，N和M均为大于或等于2的整数；

所述数字开关的数量为(N+M)个，所述阵列的每一行设置一个数字开关、且所述阵列的每一列也设置一个数字开关。

5.根据权利要求4所述的具有非接触式智能按键的电子装置，其特征在于，所述单片机包括缓存记录单元和执行单元；所述缓存记录单元用于在多个所述按键被触发时，记录与多个被触发的所述按键对应的多个功能；所述执行单元连接所述缓存记录单元，用于执行所述缓存记录单元记录的多个所述功能。

6.根据权利要求5所述的具有非接触式智能按键的电子装置，其特征在于，多个所述按键按从小到大的顺序依次编号；所述缓存记录单元记录的多个所述功能按照被触发的所述按键的编号的大小顺序排列；所述执行单元顺序执行所述缓存记录单元中记录的多个所述功能。

7.一种如权利要求1所述的具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置具有量子阱二极管的按键，所述按键用于在触发后执行电子装置的一功能；

所述量子阱二极管在未点亮的状态下探测外界环境光强度是否发生改变，若是，则产生光电流；

对所述光电流进行模数转换和译码判决；

在所述译码判决确定所述光电流超出一阈值范围时，确认所述按键被触发，并执行所述功能。

8.根据权利要求7所述的具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法，其特征在于，在确认所述按键被触发之后，还包括如下步骤：

控制所述量子阱二极管点亮。

9.根据权利要求7所述的具有非接触式智能按键的电子装置的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

判断所述功能是否执行完毕，若是，则控制所述量子阱二极管熄灭，以再次探测外界环境光强度是否发生改变。