CN210666692U - 一种基于红外手势控制的显示翻页系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于红外手势控制的显示翻页系统，涉及非接触式控制领域，该硬件装置包括：单片机、按键、红外传感器、LCD显示，单手在“手势检测翻页控制电路”前移动，通过四角的红外传感器检测手的移动状态，与通过模糊算法提前设计好的用户手势动作匹配来控制LCD显示屏上显示内容的翻页、切换，从而对手的移动状态实现一种容错性好、灵活灵动的翻页效果。对LCD切换方式采用>＝3屏的显示缓存区，依据动作识别结果对应的方向与缓急实现显示内容随手势翻页的流畅效果。依据检测到的手势停留时长控制LCD显示的亮度或关闭LCD背光。该系统具有很好的非接触式显示内容的翻页控制，且具有低成本，高精度，高容错性特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及非接触式控制领域，特别涉及一种基于红外手势控制的显示翻页系统。
背景技术
实现人机之间良好、便捷的信息交互是相关技术领域发展的方向之一。良好的人机交互手段或技术大大增强了用户操作的便利性和智能化。非接触式交互手段随着人机界面技术的进步而发展。简单便宜的红外接近感应器正逐渐成为新一代非接触式手势识别用户界面的创新点。
传统的接触仪表在用户读取与记录数据时需要按动按键实现翻页，在实际工业现场有时会带来极大地不便，甚至给仪表仪器本身带来损坏，而且老式光电探测器和光电断路器，它们各自基于是否移动或中断而触发，这些接近感应解决方案仅能应用简单控制领域，如自动门控制、卫生间冲洗等系统。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种基于红外手势控制的显示翻页系统，可以解决现有技术中，存在背景技术中存在的问题。
本实用新型实施例提供一种基于红外手势控制的显示翻页系统，包括：主控模块、传感器检测模块、按键模块、LCD显示模块和电源管理模块，所述主控模块分别与所述传感器检测模块、所述按键模块、所述LCD显示模块和所述电源管理模块电连接；
所述传感器检测模块包括：传感器阵列和电压比较器芯片，所述传感器阵列电连接所述电压比较器芯片，所述传感器阵列和所述电压比较器芯片均连接于所述主控模块；
所述传感器阵列包括：红外传感器和光强传感器，所述红外传感器和所述光强传感器均电连接所述主控模块。
优选地，所述主控模块采用STC51系列单片机，所述主控模块内设有ROM手势图谱。
优选地，所述红外传感器设有四个，四个所述红外传感器分别分布于所述传感器检测模块的四角。
优选地，所述电压比较器芯片采用LM339芯片。
本实用新型实施例提供一种基于红外手势控制的显示翻页系统，与现有技术相比，其有益效果如下：单手在“手势检测翻页控制电路”前移动，通过四角的红外传感器检测手的移动状态，与通过模糊算法提前设计好的用户手势动作匹配来控制LCD显示屏上显示内容的翻页、切换，从而对手的移动状态实现一种容错性好、灵活灵动的翻页效果。对LCD切换方式采用>＝3屏的显示缓存区，依据动作识别结果对应的方向与缓急实现显示内容随手势翻页的流畅效果。依据检测到的手势停留时长控制LCD显示的亮度或关闭LCD背光。该系统具有很好的非接触式显示内容的翻页控制，且具有低成本，高精度，高容错性特点。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种基于红外手势控制的显示翻页系统；
图2为本实用新型实施例提供的手势识别工作方式图；
图3为本实用新型实施例提供的软件逻辑框图。
附图标记说明：
1、主控模块，2、传感器检测模块，3、按键模块，4、LCD显示模块，5、电源管理模块。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解为本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本实用新型实施例提供的一种基于红外手势控制的显示翻页系统，该系统包括：主控模块1、传感器检测模块2、按键模块3、LCD显示模块4和电源管理模块5，参见图1。主控模块1分别与传感器检测模块2、按键模块3、LCD显示模块4和电源管理模块5电连接。
主控模块1采用STC51系列单片机，内设有ROM手势图谱。
传感器检测模块2包括：传感器检测模块2包括：传感器阵列和电压比较器芯片，传感器阵列电连接电压比较器芯片，传感器阵列和电压比较器芯片均连接于主控模块1上。传感器检测模块2为外围模块，外围模块电路的编址采用独立编址。
其中，传感器阵列包括：红外传感器和光强传感器，红外传感器和光强传感器均电连接主控模块1，参见图2，红外传感器设有四个，且分布在传感器检测模块2的四角。
较佳地，电压比较器芯片采用LM339芯片。
该系统实现了一种单手在“手势检测翻页控制电路”前的移动。
通过传感器阵列监测手的移动方向(左右、上下、斜向)、手的停留带来的光强变化等参数，依据系统的内置的模糊算法训练得到的手势图谱进行匹配，依据匹配结果控制LCD显示内容的切换，实现一种非接触式的控制。实际使用时，利用该装置输出不同的手势图谱匹配值用于包括LCD显示翻页控制的控制信号。
手势动作的识别采用部署于电路四角的红外传感器检测获得，再离线模糊算法实现手势动作的训练，从而对上述几种动作实现一种容错性好、灵活灵动的翻页效果。
对LCD切换方式采用>＝3屏的显示缓存区，依据动作识别结果对应的方向与缓急实现显示内容随手势翻页的流畅效果。依据检测到的手势停留时长控制LCD显示的亮度或关闭LCD背光。
用户训练自定义手势动作，可以通过各种不同手势图谱，利用模糊算法程序进行离线训练，并将训练结果内置于单片机MCU中用于识别时匹配之用。使用前，用户手势动作的模糊训练已经设计好，可以直接使用。
其中，主控循环实现整个电路核心与外围部件的控制。
该装置是典型的嵌入式系统，集成有红外传感器、光强传感器。批量生产时，通过对本装置PCB板外形的良好设计，装置可以设计成不同形状或嵌入仪器仪表产品中，增加适用性。各种传感器的数量、排列方式通过实际批量后可进一步确定和优化。基于模糊算法的手势图谱依据不同传感器数量和部署情况进行必要的优化。
本实用新型利用部署电路板上的多个红外传感器对手势动作进行识别，需要解决传感器阵列中传感器数量和部署位置的优化问题，需要解决重复做出各类动作时带来的模糊不定的传感器检测，需要解决不同种类手势图谱的数据保存、匹配的算法问题。为实现LCD流畅顺滑的切换效果，如何设计显示缓存区大小和缓存区内容选取问题。
硬件方面：本实用新型中单片机采用STC89C52单片机作为手势动作参数采集和处理的控制核心。外围电路还包括传感器阵列、LM339电压比较器芯片、C1815三极管、LCD显示，无锁按键等主要器件。
本装置传感器采用4个红外发射管和接收管、10K电位器和LM339电压比较器等主要器件组建红外对管传感模块。LM339的1引脚接51单片机的P2.6，LM339的2引脚接51单片机的P2.5，LM339的3引脚接VCC(5V)，LM339的4引脚接10k电位器，LM339的5引脚接左端红外接收管的输出信号端，LM339的6引脚接10k电位器，LM339的7引脚接下方红外接收管的信号输出端，LM339的8引脚接51单片机的P2.7，LM339的9引脚接51单片机的P2.4，LM339的10引脚接GND，LM339的11引脚接上方的红外接收管的信号输出端，LM339的12引脚接10k电位器，LM339的13引脚接右端红外接收管的信号输出端，LM339的14引脚接10k电位器。
本实用新型的外围显示控制电路采用LCD1206或LCD12864，亮度控制连接51单片机的P2.0，数据接P1.0～P1.7。
本装置的开关按键一端接入51单片机的IO口P1.2上，另一端接到GND上面。
软件方面：离线手势图谱构建方法采用模糊算法，构建各类动作的不同隶属度函数，即包括左右、斜向、缓急的不同隶属度函数。实现对某一类动作识别容错性的增强。隶属度和模糊参数写入单片机ROM。
在线识别过程中，依据每次传感器阵列检测值，利用查询算法查询ROM手势图谱，获取手势的分类和参数。
显示缓存区设置>3页的待显示内容用于显示切换。
缓存区模糊顺滑选取算法解决一般切换过程中的生硬。从左到右滑动时，显示缓存区的截取不简单地整页截取，而是从接近整页的位置附近截取，在利用几次循环后依次移动整页位置。
本电路具有很好的非接触式显示内容的翻页控制，且具有低成本，高精度，高容错性特点，解决工人记录仪表数据、操作显示内容上的不方便，满足一些用户需求，有很好的应用市场。
参见图3，本系统首先离线写入手势图谱至单片机ROM。接通电源后，按下按键系统开始工作。其他传感器获取信息，构建缓存区。红外传感器阵列采集手势信号，并于ROM中手势图谱匹配，获得最佳匹配后得出LCD控制方式进而翻页。翻页过程中，首先依据手势匹配值，粗略截取显示缓存区的偏移量，利用几次延时循环逐步偏移到整页截取的正确位置，从而使显示效果较为平滑。图谱匹配值除了控制LCD翻页外，还可以以变量形式输出，便于与其他装置通信，实现应用的通用性。
以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于红外手势控制的显示翻页系统，其特征在于，包括：主控模块(1)、传感器检测模块(2)、按键模块(3)、LCD显示模块(4)和电源管理模块(5)，所述主控模块(1)分别与所述传感器检测模块(2)、所述按键模块(3)、所述LCD显示模块(4)和所述电源管理模块(5)电连接；
所述传感器检测模块(2)包括：传感器阵列和电压比较器芯片，所述传感器阵列电连接所述电压比较器芯片，所述传感器阵列和所述电压比较器芯片均连接于所述主控模块(1)；
所述传感器阵列包括：红外传感器和光强传感器，所述红外传感器和所述光强传感器均电连接所述主控模块(1)。
2.如权利要求1所述的一种基于红外手势控制的显示翻页系统，其特征在于，所述主控模块(1)采用STC51系列单片机，所述主控模块(1)内设有ROM手势图谱。
3.如权利要求1所述的一种基于红外手势控制的显示翻页系统，其特征在于，所述红外传感器设有四个，四个所述红外传感器分别分布于所述传感器检测模块(2)的四角。
4.如权利要求1所述的一种基于红外手势控制的显示翻页系统，其特征在于，所述电压比较器芯片采用LM339芯片。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111781758A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-16 | 武汉华星光电技术有限公司 | 显示屏及电子设备 |
| CN112216250A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-01-12 | 南京工程学院 | 显示器页面切换方法、亮度调整方法以及显示器 |
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