CN208271159U - 人机交互系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种人机交互系统，涉及人机交互技术领域。人机交互系统，包括：按键，发出信号；微控制器，与按键连接，接收按键发出的信号并发出与信号对应的控制信号，微控制器包括：主控CPU、和与CPU连接的SDRAM、图片解码器、音频解码器、视频编解码器；触摸屏，与微控制器连接，供用户端触摸发出指令；电源模块，与微控制器连接，为所述微控制器供电；语音播放器，与微控制器连接；显示器，与微控制器连接，用于显示信息。主控芯片采用SOC方案，即单芯片(MCU)集成了主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器、视频编解码器以及其他常用外围功能。

Description

人机交互系统

技术领域

本实用新型涉及人机交互技术领域，尤其是涉及一种人机交互系统。

背景技术

现有近似的方案为广告机上的数字标牌系统。该方案的主体部件为前端系统以及后台云控系统、组态内容发布系统。前端系统为大尺寸的液晶显示屏，主要为分布在商场、电梯、地铁、公交车、大型商场、超市、酒店大堂、饭店、影院及其他人流汇聚的公共场所，通过大屏幕终端显示设备，发布商业、财经和娱乐信息的多媒体专业视听系统。其旨在特定的物理场所、特定的时间段对特定的人群进行广告信息播放的特性，让其获得了广告的效应。前端广告屏播放显示后台系统推送的广告内容，播放的方式为图片、音频、视频，不提供用户信息输入，不提供人机交互。后端系统云控系统包括用户管理、投放广告内容管理、投放设备运营状态管理、投放广告转换率的管理等，组态内容发布系统为用户发布内容的在线编辑，发布控制。

现有的数字标牌系统有以下缺点：

(1)无法实现家电上人机交互信息收集功能：只有信息输出，无法实现信息输入，无法完成人机交互的功能，在家电上无法应用。因为该产品的前端为大尺寸的广告屏，只有信息输出功能，无法完成人机交互功能，无法完成用户信息采集。

(2)无法适用家电环境：数字标牌为公共场合应用，应用为大屏，已构成完整产品，无法做为配件嵌入安装到家电上。家电显示屏为嵌入式中小尺寸屏，并需要根据不同家电产品(冰箱、洗衣机、空调、饭煲、破壁机等)的不同结构进行定制结构，需要克服家电的恶劣应用环境(高温、高湿、油烟、电压等等)。

(3)应用系统局限：数字标牌应用系统应用的系统为安卓系统或Windows系统，安卓系统本身系统庞大，不是实时操作系统。在应用过程中容易开机过程时间过长(安装系统开机＞10S，家电开机时间要求2S以内)。安卓容易出现死机问题，家电产品标准不允许死机问题(白电工作过程中不允许死机现象)。安卓系统系统内存容易出现不足，系统版本更新升级过快，系统维护困难等问题。受限于底层的应用系统，数字标牌并不适合应用于家电产品中。

(4)成本高：数字标牌系统对应用硬件要求较高，如下为数字标牌的硬件要求：CPU：单核1.2GHz主频；RAM：1GB DDR3内存；Flash：4GB NAND Flash，高性能，低功耗；支持Micro SD卡；通信功能：WIFI通信(IEEE 802.11/b/n/g)；蓝牙通信(蓝牙2.0/3.0)；音频播放器(8欧姆1W扬声器)；10M/100M以太网(RJ45)；串口(UART)；系统配置：Android 4.1系统，支持各种APP应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种人机交互系统，以缓解了现有技术中存在的成本高、接口单一、应用不灵活的技术问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案，

本实用新型提供的人机交互系统，包括：

按键，发出信号；

微控制器，与所述按键连接，接收所述按键发出的信号并发出与所述信号对应的控制信号，所述微控制器包括：主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器，所述SDRAM、所述图片解码器、所述音频解码器以及所述视频编解码器均与所述CPU连接；

触摸屏，与所述微控制器连接，供用户端触摸发出指令；

电源模块，与所述微控制器连接，为所述微控制器供电；

语音播放器，与所述微控制器连接；

显示器，与所述微控制器连接，用于显示信息。

进一步的，所述显示器的显示端面设置有一层屏蔽盖，且所述显示器的显示端面的周围设置有防水胶圈。

进一步的，所述微控制器采用SOC方案设计的MCU控制器，包括：主控CPU、和与所述CPU连接的SDRAM、图片解码器、音频解码器、视频编解码器。

进一步的，所述微控制器上设置有接口，所述接口包括：轻触开关按键接口、电容触摸按键接口、小无线RF接口、红外接口、蓝牙接口、WIFI接口和手势感应接口。

进一步的，所述微控制器还包括存储器，所述存储器与所述CPU连接，所述存储器存储有音频信息和视频信息。

进一步的，所述人机交互系统还包括视频播放器，所述视频播放器与所述存储器连接，所述视频播放器从所述存储器中调取并播放所述视频信息。

进一步的，所述存储器为闪存。

进一步的，所述显示器采用TFT屏幕。

进一步的，所述显示器采用液晶显示屏。

进一步的，所述触摸屏采用电容触摸屏。

进一步的，所述电容触摸屏包括：PCB板、SOC触摸芯片、触摸弹簧、显示装置和盖板；

所述SOC触摸芯片设置在所述PCB板的一端面上；

所述触摸弹簧设置在所述PCB板的另一端面；

所述显示装置设置在所述触摸弹簧远离所述PCB板的一端面上上；

所述盖板设置在所述显示装置远离所述触摸弹簧的一端面上；

所述PCB板上设置有建立在X、Y轴上的电气连接线，形成一个网格矩阵，而X、Y交叉点处则放置所述触摸弹簧，所述网格矩阵的所述电气连接线以并口方式连接到所述SOC触摸芯片上。

与现有技术相比，本实用新型提供的人机交互系统，包括：按键，发出信号；微控制器，与所述按键连接，接收所述按键发出的信号并发出与所述信号对应的控制信号，微控制器包括：主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器，SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器均与CPU连接；触摸屏与所述微控制器连接，供用户端触摸发出指令；电源模块与所述微控制器连接，为所述微控制器供电；功能控制板与所述微控制器连接；语音播放器与所述微控制器连接，播放语音信息；显示器与所述微控制器连接，用于显示信息。主控芯片采用SOC方案，即单芯片(MCU)集成了主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器、视频编解码器以及其他常用外围功能；采用软件方式实现通信功能，避免采用硬件实现方式，降低成本。本实用新型实现的电控板为家电的显示操作板的升级版本。智能显示屏信息推送系统，能更好地嵌入到家电产品中。本实用新型的人机交互接口丰富，能够支持电容触摸按键/微动开关机械按键、WIFI、蓝牙、手势感应识别、红外触屏、音视频播放。该专利的电控部件，首要实现的是家电本身的操作功能，例如饭煲的烹饪操作功能、冰箱的保鲜操作功能、洗衣机的清洗操作功能、茶桌的泡茶休闲娱乐操作功能等，在实现以上功能的基础上，收集用户的习惯喜好，从而向用户提供更有用的信息，例如饭煲的菜谱烹饪方法、洗衣机针对不同布料的清洗注意事项、喝茶时的不同品茶知识等等，建立用户粘度，培养用户粉丝，形成商业价值。系统为实时操作系统，能够满足家电应用实时操作的要求，在家电领域中应用灵活，可以适用到不同的家电产品，综合上述，本实用新型相对数字标牌成本更低，在家电上应用更适用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的人机交互系统结构框图；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的人机交互系统，包括：按键，发出信号；微控制器，与按键连接，接收按键发出的信号并发出与信号对应的控制信号，微控制器，与按键连接，微控制器包括：主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器，SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器均与CPU连接；触摸屏，与微控制器连接，供用户端触摸发出指令；电源模块，与微控制器连接，为微控制器供电；语音播放器，与微控制器连接；显示器，与微控制器连接，用于显示信息。

具体地，MCU为32bit－MCU，微控制器采用SOC方案设计的MCU控制器。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的人机交互系统，包括：按键，发出信号；微控制器，与按键连接，接收按键发出的信号并发出与信号对应的控制信号，微控制器包括：主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器，SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器均与CPU连接；触摸屏，与微控制器连接，供用户端触摸发出指令；电源模块，与微控制器连接，为微控制器供电；语音播放器，与微控制器连接；显示器，与微控制器连接，用于显示信息。主控芯片采用SOC方案，即单芯片(MCU)集成了主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器、视频编解码器以及其他常用外围功能；采用软件方式实现通信功能，避免采用硬件实现方式，降低成本。本实用新型实施例实现的电控板为家电的显示操作板的升级版本。智能显示屏信息推送系统，能更好地嵌入到家电产品中。本实用新型实施例的人机交互接口丰富，能够支持电容触摸按键/微动开关机械按键、WIFI、蓝牙、手势感应识别、红外触屏、音视频播放。该专利的电控部件，首要实现的是家电本身的操作功能，例如饭煲的烹饪操作功能、冰箱的保鲜操作功能、洗衣机的清洗操作功能、茶桌的泡茶休闲娱乐操作功能等，在实现以上功能的基础上，收集用户的习惯喜好，从而向用户提供更有用的信息，例如饭煲的菜谱烹饪方法、洗衣机针对不同布料的清洗注意事项、喝茶时的不同品茶知识等等，建立用户粘度，培养用户粉丝，形成商业价值。本实用新型提供的人机交互系统为实时操作系统，能够满足家电应用实时操作的要求，在家电领域中应用灵活，可以适用到不同的家电产品，综合上述，本实用新型实施例相对数字标牌成本更低，在家电上应用更适用。

进一步的，显示器内部的电路中加灌有防水胶，显示器的显示端面设置有一层屏蔽盖，且显示器的显示端面的周围设置有防水胶圈。本实施例中的显示器针对家电高温、高湿、强震动、重油烟等环境做了一系列的保护措施。通过优化电路的走线设计、加灌防水胶、增加屏蔽盖、增加防水胶圈等措施，同时进行EFT(群脉冲)干扰测试、ESD(静电)干扰测试、浪涌冲击测试等，并将该电控(智能显示屏)进行长达数年的厨房老化测试。从而实现该部件在家电上的应用。

进一步的，微控制器采用SOC方案设计的MCU控制器，微控制器包括：主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器，SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器均与CPU连接。

进一步的，微控制器上设置有与CPU连接的接口，接口包括：轻触开关按键接口、电容触摸按键接口、小无线RF接口、红外接口、蓝牙接口、WIFI接口和手势感应接口。由于不同家电的操作特性不同，该系统开发了不用的应用接口，包括轻触开关按键、电容触摸按键、小无线RF、红外接口、蓝牙、WIFI、手势感应等多种应用接口，从而更好地实现家电的应用。

进一步的，微控制器还包括存储器，存储器与CPU连接，存储器存储有音频信息和视频信息。

进一步的，本实施例中的人机交互系统还包括音频模块，音频模块与存储器连接，音频模块从存储器中调取并播放音频信息。

进一步的，存储器为闪存。

进一步的，显示器采用TFT屏幕。

或者，另一种实施方式，显示器采用液晶显示屏。液晶显示屏将按键发出的信号对应的按键功能显示在液晶显示界面上。

进一步的，触摸屏包括电容触摸屏。

进一步的，电容触摸屏包括：PCB板、SOC触摸芯片、触摸弹簧、显示装置和盖板；SOC触摸芯片设置在PCB板的一端面上；触摸弹簧设置在PCB板的另一端面；显示装置设置在触摸弹簧远离PCB板的一端面上；盖板设置在显示装置远离触摸弹簧的一端面上；PCB板上设置有建立在X、Y轴上的电气连接线，形成一个网格矩阵，而X、Y交叉点处则放置触摸弹簧，网格矩阵的电气连接线以并口方式连接到SOC触摸芯片上。

具体地，SOC触摸芯片设置在PCB板的背面，PCB板上设置有网格矩阵状的电气连接线，触摸弹簧设置在PCB板的正面，即朝向盖板的端面，电气连接线的交叉点处则放置触摸弹簧，电气连接线以并口方式连接到SOC触摸芯片上，触摸弹簧远离PCB板的一端与显示装置连接；盖板覆盖在显示装置远离触摸弹簧的一端面上。具体地，PCB板上设置有建立在X、Y轴上的电气连接线，形成一个网格矩阵，而X、Y交叉点处则放置触摸弹簧，网格矩阵的电气连接线以并口方式连接到SOC触摸芯片上。

进一步的，盖板采用玻璃或亚克力盖板，使用过程中，人手只接触到盖板表面，触摸屏可获得非常长久的使用寿命。

该电容触摸屏的主要触摸部件为弹簧，弹簧的材质为钢或铁合金材料，同时弹簧具有伸缩抗震性能，因此相对于其他方案可以应用于高温、震动环境。该电容触摸屏将触摸屏从显示屏LCD的前面调整到显示屏LCD的后面，结构简单，安装工艺简单，工艺成本低廉，制造合格率高，适用于家电等产品应用。该电容触摸屏，主要构成的材料：电容触摸MCU(8位单片机)，相对于其他方案主控芯片(敦泰、Cypress等32位单片机)价格低廉(相差数十倍)；PCB板印制电路板，相对于其他方案银浆电路图层价格低廉(相差数十倍)；触摸弹簧，相对其他方案导电图层、传感器价格低廉(相差数百倍)，触摸弹簧价格在0.07RMB，一个触摸板只需要数十个弹簧即可。

本实施例提供的人机交互系统的工作方法为：首先按键发出信号，继续，微控制器接收按键发出的信号，生成相应的控制信号并将此控制信号发出，继续，功能控制板中的各功能模块接收控制信号并播放音频信息及液晶显示屏接收控制信号并显示按键功能。

本实施例提供的人机交互系统在接口方面直接能够支持SDIO/USB，能够直接驱动WIFI基带芯片，自主移植TCP/IP、802.11b/n/g网络功能协议，采用软件方式实现通信功能，避免采用硬件实现方式，降低成本。显示方面，能够支持RGB接口，直接驱动TFT显示屏，直接省掉外加TFT驱动器，降低成本。另外，采用RTOS，实时操作系统，对系统进行精简化裁剪，降低主控开销，缩减成本。综合上述，本实用新型提供的人机交互系统相对数字标牌成本更低，在家电上应用更适用。

本实用新型提供的人机交互系统采用的是自主研发的RTOS(实时操作系统)，系统分为三层结构，底层为驱动层(主要包括：IO驱动、AD采样、UART/SPI/SDIO/USB等驱动、音视频解码、TFT驱动等等)、系统层(RTOS系统：CPU任务调度、消息队列、内存管理、文件系统)、应用层(饭煲应用界面、电磁炉应用界面、茶座应用界面等等)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种人机交互系统，其特征在于，包括：

按键；

微控制器，与所述按键连接，包括：主控CPU、SDRAM、图片解码器、音频解码器以及视频编解码器，所述SDRAM、所述图片解码器、所述音频解码器以及所述视频编解码器均与所述CPU连接；微控制器采用SOC方案设计的MCU控制器，MCU为32bit-MCU；

触摸屏，与所述微控制器连接，供用户端触摸发出指令；

电源模块，与所述微控制器连接，为所述微控制器供电；

语音播放器，与所述微控制器连接；

显示器，与所述微控制器连接，用于显示信息；

所述微控制器上设置有接口，所述接口包括：轻触开关按键接口、电容触摸按键接口、小无线RF接口、红外接口、蓝牙接口、WIFI接口和手势感应接口。

2.根据权利要求1所述的人机交互系统，其特征在于，所述显示器的显示端面设置有一层屏蔽盖，且所述显示器的显示端面的周围设置有防水胶圈。

3.根据权利要求1所述的人机交互系统，其特征在于，所述微控制器还包括存储器，所述存储器与所述CPU连接，所述存储器存储有音频信息和视频信息。

4.根据权利要求3所述的人机交互系统，其特征在于，所述人机交互系统还包括视频播放器，所述视频播放器与所述存储器连接，所述视频播放器从所述存储器中调取并播放所述视频信息。

5.根据权利要求3所述的人机交互系统，其特征在于，所述存储器为闪存。

6.根据权利要求1所述的人机交互系统，其特征在于，所述显示器采用TFT屏幕。

7.根据权利要求1所述的人机交互系统，其特征在于，所述显示器采用液晶显示屏。

8.根据权利要求1所述的人机交互系统，其特征在于，所述触摸屏采用电容触摸屏。

9.根据权利要求8所述的人机交互系统，其特征在于，所述电容触摸屏包括：PCB板、SOC触摸芯片、触摸弹簧、显示装置和盖板；

所述SOC触摸芯片设置在所述PCB板的一端面上；

所述触摸弹簧设置在所述PCB板的另一端面；

所述显示装置设置在所述触摸弹簧远离所述PCB板的一端面上；

所述盖板设置在所述显示装置远离所述触摸弹簧的一端面上；

所述PCB板上设置有建立在X、Y轴上的电气连接线，形成一个网格矩阵，而X、Y交叉点处则放置所述触摸弹簧，所述网格矩阵的所述电气连接线以并口方式连接到所述SOC触摸芯片上。