CN113612504A - 显示屏后置近场通信设备的人机交互装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，包括近场通信用户端、显示器、近场通信收发模块阵列、信号处理模块、位置‑信息传递接口装置和负责显示器工作的电脑；近场通信用户端与显示器近距离接触；近场通信收发模块阵列后置于显示器后端，并且与显示器后端贴合；信号处理模块与近场通信收发模块阵列相连接；位置‑信息传递接口装置与信号处理模块相连接。本发明集成触屏输入、鼠标、键盘输入、U盘输出、无线充电等传统人机交互于一体，进行屏幕定位与数据互联等功能操作，可用于刷卡购物、显示器游戏、飞屏互传、无线充电、非接触数据互联、智能设备研发、智能家具设计等领域，具有商业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，可用于刷卡购物、显示器游戏、飞屏互传、无线充电、非接触数据互联、智能设备研发、智能家具设计等领域。
背景技术
常规人机交互装置包括触屏定位、鼠标、键盘、U盘输出、近场通信设备等，其功能单一、操作繁琐、接口复杂，无法实现集屏幕定位、贴近屏幕用户端自动充电和数据无接触互联等于一体的低成本简单操作的人机交互功能。针对以上情况，有必要研发一种采用显示屏后置近场通信设备的人机交互以及充电装置以来解决该问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种采用显示屏后置近场通信设备的人机交互和非接触充电装置，用于商用和工业领域。
本发明的技术方案：一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置包括近场通信用户端1、显示器2和主体3；近场通信用户端1靠近显示器2屏幕，主体3置于显示器2后；主体3利用近场通信技术穿过显示器2的屏幕探测近场通信用户端1；主体3包括近场通信收发模块4、信号处理模块5、位置-信息传递接口装置6和负责显示器工作的电脑7；近场通信收发模块4固定于显示器2后端，呈矩阵排布，每个近场通信收发模块4都标有横坐标和纵坐标(x,y)；近场通信收发模块4通过接收到来自近场通信用户端1的信号，确定近场通信用户端1位于显示器2屏幕的位置即(x,y)，通过近场通信用户端1对于屏幕2的选择功能来代替鼠标；信号处理模块5将近场通信收发模块4收到的位置信息通过位置-信息传递接口装置6传递给负责显示器工作的电脑7。
所述的近场通信收发模块4的主要部件为近场通信天线，其利用电磁场感应原理与近场通信用户端1内置的近场通信天线透过显示器2双向收发电磁波信号；通过增加近场通信收发模块4横纵排列数量的方式提高位置识别分辨率；当近场通信用户端1与某个近场通信收发模块4成功完成应答之后，此近场通信收发模块4在信号处理模块5的指令调用下，进行近场通信用户端1与该近场通信收发模块4进行双向信息互联。
在需要对近场通信用户端1充电的情况下，近场通信收发模块4在信号处理模块5的调用下，增加天线的发射功率，当近场通信用户端1接收到电磁波后利用近场通信用户端1天线将电磁波转化成电流为其充电。
一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，具体实现方法如下：
步骤1，将负责显示器工作的电脑7调用显示器2显示画面视为整个装置的初始状态；
步骤2，当近场通信用户端1近距离接触显示器2时，整个系统进入正常工作状态，近场通信用户端1进行显示器2屏幕画面的选择、信息的发送和信息的读取；
步骤3，信号处理模块5对近场通信收发模块4进行扫描，通过确定与近场通信用户端1通信的近场通信收发模块4的方式来确定近场通信用户端1位于显示器2屏幕的位置；
步骤4，信号处理模块5对近场通信收发模块4天线接收到的信号进行信号的解调，从而读取近场通信用户端1所发送的信息；
步骤5，位置-信息传递接口装置6读取信号处理模块5所含有的位置信息和用户端发送信息；
步骤6，位置-信息传递接口装置6将位置信息和近场通信用户端1发送信息传送给负责显示器工作的电脑7；
步骤7，负责显示器工作的电脑7对信息进行分析处理，并动态的做出相应的显示命令，从而用显示器2进行人机交互；
步骤8，负责显示器工作的电脑7将需要发送给近场通信用户端1的反馈信息发送给位置-信息传递接口装置6；
步骤9，位置-信息传递接口装置6将反馈信息传递给信号处理模块5；
步骤10，信号处理模块5对近场通信收发模块4再次进行扫描，从而确定近场通信用户端1的位置信息；
步骤11，信号处理模块5调用与近场通信用户端1最近的近场通信收发模块4，将反馈信息穿透显示器2发送给近场通信用户端1；
步骤12，近场通信用户端1在完全接收相关信息后，脱离显示器2，或重复步骤继续进行所需操作。
本发明的有益效果是：仅一块显示器就可以完成屏幕点击位置、数据非接触双向互联传递和对用户端设备的无线充电，无繁琐数据互联接口，操作简单，可与现有所有近场通信用户设备端如智能手机、NFC卡等兼容使用，节省常规人机交互设备如鼠标、键盘等成本，有广阔的应用潜力。
附图说明
图1是本发明的整体工作模式图；
图2是本发明各模块工作方式示意图；
图3是本发明客户端在屏幕上实现非接触式的屏幕点击位置选择、信息交互和客户端无线充电的实现形式；
图4是本发明各个模块详细工作流程图。
图中：1近场通信用户端，2显示器，3主体；4近场通信收发模块，5信号处理模块，6位置-信息传递接口装置，7负责显示器工作的电脑。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
本发明包括近场通信用户端1、显示器(2)和主体3，主体3包括近场通信收发模块4、信号处理模块5、位置-信息传递接口装置6、负责显示器工作的电脑7。
如图1所示，本发明的工作原理为：主体3后置于显示器2，近场通信用户端1靠近显示器2的屏幕；主体3利用近场通信技术，穿过显示器2的屏幕探测到近场通信用户端1。利用内置的矩阵通信模块，感知近场通信用户端1位于屏幕的位置实现近场通信用户端1对于显示器2的选择功能；利用近场通信技术，实现近场通信用户端1与主体3的信息双向互联功能；利用电磁波与电流转换技术，实现对近场通信用户端1的无线充电功能；利用控制显示的电脑通信技术，实现显示器2实时显示相应操作画面功能，并通过电脑与互联网通信实现互联网通信功能。
如图2所示，本人机交互装置的工作方式为：当本人机交互装置处于待机状态时，信号处理模块5不断扫描近场通信收发模块4，直到有近场通信模块(4)靠近显示器2的屏幕后，某个近场通信模块4感应到近场通信用户端1的无线信号，并且被信号处理模块5捕捉，主体3进入工作状态；人机交互装置进入工作状态后，信号处理模块5扫描近场通信收发模块4，确定具体哪个近场通信收发模块4与近场通信用户端1接通，从而确定近场通信用户端1位于显示器2屏幕的位置；信号处理模块5将位置信息传递给位置-信息传递接口装置6，位置-信息传递接口装置6最后将位置信息传递给负责显示器工作的电脑7，从而利用屏幕显示出近场通信用户端1的位置选择操作，实现近场通信用户端1对于显示器2的选择功能；近场通信收发模块4在信号处理模块5的指令调动下，与近场通信用户端1穿过显示器2进行数据互联，近场通信用户端1可以向近场通信收发模块4传送数据，同时近场通信收发模块4也可以向近场通信用户端1传送数据，这些双向互联数据由信号处理模块5通过位置-信息传递接口装置6传送给电脑，再由电脑显示出相关画面，实现近场通信用户端1与主体3的信息双向互联功能；信号处理模块5可以对与近场通信用户端1实时互联的近场通信收发模块4进行电流调控，生成大功率的电磁波信号，未与近场通信用户端1互联的近场通信收发模块4处于低功耗状态；利用电磁波与电流转换技术，近场通信用户端1利用近场通信天线将电磁波信号转换为电流，为近场通信用户端1充电；信号处理模块5将互联信息通过位置-信息传递接口装置6将互联信息传递给负责显示器工作的电脑7，负责显示器工作的电脑7根据接受以及发送的相关信息调用显示器进行相应画面的显示，同时利用电脑与互联网的互联功能将本装置与近场通信用户端1的互联信息传递到网络，实现本人机交互装置的互联网通信功能。
如图3所示，本人机交互装置置于显示屏2后的近场通信收发模块4的工作原理为:近场通信收发模块4主要部件为近场通信天线，其利用电磁场感应原理与近场通信用户端1的近场通信天线透过显示器2双向收发电磁波信号。近场通信收发模块4在显示器2后面呈矩阵排布，每个模块标有横坐标和纵坐标(x,y),当某个模块成功接收到了来自近场通信用户端1的信号，那么就可以确定近场通信用户端1位于屏幕的位置为(x,y)，从而实现了近场通信用户端1对于屏幕的选择功能来代替传统的鼠标等设备。另外，本人机交互装置通过增加近场通信收发模块4横纵排列的数量的方式提高位置识别分辨率。当近场通信用户端1与某个单独近场通信收发模块4成功完成应答之后，此收发模块在信号处理模块5的指令调用下，进行近场通信用户端1与该近场通信收发模块4进行双向信息互联，从而实现本发明的信息互联功能。同时，在需要对近场通信用户端1充电的情况下，近场通信收发模块4在信号处理模块5的调用下，增加天线的发射功率，当近场通信用户端1接收到电磁波后利用其天线将电磁波转化成电流为本身充电。
如图4所示，各种功能的具体实现方法流程如下：
步骤1：将负责显示器工作的电脑7调用显示器2显示画面视为整个装置的初始状态；
步骤2：当近场通信用户端1近距离接触显示器2时，整个系统进入正常工作状态，近场通信用户端1进行显示器2屏幕画面的选择、信息的发送和信息的读取等功能；
步骤3：信号处理模块5对近场通信收发模块4进行扫描，通过确定与近场通信用户端1通信的近场通信模块4的方式来确定近场通信用户端1位于屏幕的位置；
步骤4：信号处理模块5对近场通信收发模块4天线接收到的信号进行信号的解调，从而读取近场通信用户端1所发送的信息；
步骤5：位置-信息传递接口装置6读取信号处理模块5所含有的位置信息和用户端发送信息；
步骤6：位置-信息传递接口装置6将位置信息和近场通信用户端1发送信息传送给负责显示器工作的电脑7；
步骤7：负责显示器工作的电脑7对信息进行分析处理，并动态的做出相应的显示命令，从而用显示器2进行人机交互；
步骤8：负责显示器工作的电脑7将需要发送给近场通信用户端1的反馈信息发送给位置-信息传递接口装置6；
步骤9：位置-信息传递接口装置6将反馈信息传递给信号处理模块5；
步骤10：信号处理模块5对近场通信收发模块4再次进行扫描，从而确定近场通信用户端1的位置信息；
步骤11：信号处理模块5调用与近场通信用户端1最近的近场通信收发模块4，将反馈信息穿透显示器2发送给近场通信用户端1；
步骤12：近场通信用户端1在完全接收完相关信息后，脱离显示器2，或重复步骤继续进行所需操作。
Claims (4)
1.一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，其特征在于，该显示屏后置近场通信设备的人机交互装置包括近场通信用户端(1)、显示器(2)和主体(3)；近场通信用户端(1)靠近显示器(2)屏幕，主体(3)置于显示器(2)后；主体(3)利用近场通信技术穿过显示器(2)的屏幕探测近场通信用户端(1)；主体(3)包括近场通信收发模块(4)、信号处理模块(5)、位置-信息传递接口装置(6)和负责显示器工作的电脑(7)；近场通信收发模块(4)固定于显示器(2)后端，呈矩阵排布，每个近场通信收发模块(4)都标有横坐标和纵坐标(x,y)；近场通信收发模块(4)通过接收到来自近场通信用户端(1)的信号，确定近场通信用户端(1)位于显示器(2)屏幕的位置即(x,y)，通过近场通信用户端(1)对于屏幕(2)的选择功能来代替鼠标；信号处理模块(5)将近场通信收发模块(4)收到的位置信息通过位置-信息传递接口装置(6)传递给负责显示器工作的电脑(7)。
2.根据权利要求1所述的一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，其特征在于，所述的近场通信收发模块(4)的主要部件为近场通信天线，其利用电磁场感应原理与近场通信用户端(1)内置的近场通信天线透过显示器(2)双向收发电磁波信号；通过增加近场通信收发模块(4)横纵排列数量的方式提高位置识别分辨率；当近场通信用户端(1)与某个近场通信收发模块(4)成功完成应答之后，此近场通信收发模块(4)在信号处理模块(5)的指令调用下，进行近场通信用户端(1)与近场通信收发模块(4)进行双向信息互联。
3.根据权利要求1或2所述的一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，其特征在于，在需要对近场通信用户端(1)充电的情况下，近场通信收发模块(4)在信号处理模块(5)的调用下，增加天线的发射功率，当近场通信用户端(1)接收到电磁波后利用近场通信用户端(1)天线将电磁波转化成电流为其充电。
4.根据权利要求1所述的一种显示屏后置近场通信设备的人机交互装置，其特征在于，具体实现方法如下：
步骤1，将负责显示器工作的电脑(7)调用显示器(2)显示画面视为整个装置的初始状态；
步骤2，当近场通信用户端(1)近距离接触显示器(2)时，整个系统进入正常工作状态，近场通信用户端(1)进行显示器(2)屏幕画面的选择、信息的发送和信息的读取；
步骤3，信号处理模块(5)对近场通信收发模块(4)进行扫描，通过确定与近场通信用户端(1)通信的近场通信收发模块(4)的方式来确定近场通信用户端(1)位于显示器(2)屏幕的位置；
步骤4，信号处理模块(5)对近场通信收发模块(4)天线接收到的信号进行信号的解调，从而读取近场通信用户端(1)所发送的信息；
步骤5，位置-信息传递接口装置(6)读取信号处理模块(5)所含有的位置信息和用户端发送信息；
步骤6，位置-信息传递接口装置(6)将位置信息和近场通信用户端(1)发送信息传送给负责显示器工作的电脑(7)；
步骤7，负责显示器工作的电脑(7)对信息进行分析处理，并动态的做出相应的显示命令，从而用显示器(2)进行人机交互；
步骤8，负责显示器工作的电脑(7)将需要发送给近场通信用户端(1)的反馈信息发送给位置-信息传递接口装置(6)；
步骤9，位置-信息传递接口装置(6)将反馈信息传递给信号处理模块(5)；
步骤10，信号处理模块(5)对近场通信收发模块(4)再次进行扫描，从而确定近场通信用户端(1)的位置信息；
步骤11，信号处理模块(5)调用与近场通信用户端(1)最近的近场通信收发模块(4)，将反馈信息穿透显示器(2)发送给近场通信用户端(1)；
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