WO2023011204A1 - 按键检测方法及系统 - Google Patents
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Definitions
- the purpose of this application is to provide a key detection method and system to solve the existing problems of low precision and poor user experience of key.
- the voltage value of the button to be detected (hereinafter referred to as the button) can be collected by setting a certain collection frequency, and the voltage value can be obtained by using the voltage difference between the two ends of the button to be detected to obtain the voltage value information at each moment, and all the voltages
- the value information is collected to form a voltage data set corresponding to the button to be detected, so as to subsequently fit the voltage value and time in the voltage data set.
- each element in the time set is the point where the derivative of the first fitting curve is zero, corresponding to the peak point or valley point of the first fitting curve.
- the preset range that is, the determination of adjacent time points can be flexibly set according to specific application scenarios or requirements, and the opening direction of the first fitting curve can be determined by selecting two points.
- the acquisition process of the second preset set includes: acquiring the set of positive and negative derivatives of each element in the first preset set within a preset range to form a second preset set; wherein, the preset range includes the first preset set Any time point on the left and right sides of the elements in , the second preset set includes: the derivative of the second fitting curve corresponding to any time point on the left and right sides of the elements in the first preset set.
- FIG. 2 shows the schematic logic of the key detection system according to the embodiment of the present application.
- the key detection system 200 of the embodiment of the present application includes:
- the button detection method and system provided by the above-mentioned application, it is possible to obtain the voltage value of the button, and perform curve fitting on the voltage value and time, and determine the point where the derivative of the fitting curve is zero by deriving the fitting curve and Its opening direction, and then by comparing the fitting curve parameters, complete the judgment of the current key state, which can effectively identify the non-active pressing operation such as external vibration or falling of the key, and can better deal with the accidental key touch.
- the voltage interference signal makes the voltage change curve smoother, reduces misjudgment, and the key detection accuracy is high, and the user experience is good.
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Abstract
本申请提供一种按键检测方法及系统，其中的方法包括：按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与待检测按键对应的电压数据集；对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第一拟合曲线；获取第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第一预设集合进行比较，获取第一比较结果；基于第一比较结果，获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；基于第一比较结果和第二比较结果，确定待检测按键的当前状态信息。利用上述申请能够精确检测按键的当前状态，提高用户的操作体验。
Description
本申请要求于2021年08月02日提交中国专利局、申请号202110882825.0、发明名称为“按键检测方法及系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及按键技术领域，更为具体地，涉及一种按键检测方法及系统。
传统的机械式按键使用寿命有限、操控体验差，进而使得其他类型的代替按键，例如，触摸按键或压电效应按键等不断发展及应用，这类按键在使用过程中通过对按键按压实现相应的信号导通或传递，在长时间使用过程中容易导致按键被误按使得按键的精确度无法得到保证，影响用户体验。
发明内容
鉴于上述问题，本申请的目的是提供一种按键检测方法及系统，以解决现有的按键存在的精确度低、用户体验感差等问题。
本申请提供的按键检测方法，包括：按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与待检测按键对应的电压数据集；对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第一拟合曲线；获取第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第一预设集合进行比较，获取第一比较结果；其中，第一预设集合包括与样本按键相对应的样本时间集合；基于第一比较结果，获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；第二预设集合包括与样本时间集合相对应的正负导数集合；基于第一比较结果和第二比较结果，确定待检测按键的当前状态信息。
此外，可选的技术方案是，第一预设集合的获取过程包括：获取样本按键在正常按下至释放期间的电压值，以获取与样本按键对应的样本电压数据集；对样本电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第二拟合曲线；获取第二拟合曲线的导数为零的样本时间集合，形成第一预设集合。
此外，可选的技术方案是，第二预设集合的获取过程包括：获取第一预设集合中各元素在预设范围内的正负导数集合，形成第二预设集合；其中，预设范围包括第一预设集合中的元素的左右两侧的任一时间点，第二预设集合包括：第一预设集合中的元素的左右两侧的任一时间点所对应的第二拟合曲线的导数。
此外，可选的技术方案是，获取第一比较结果的过程包括：判断时间集合与第一预设集合中的元素的个数是否相同，如果相同则进一步获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第一预设集合进行比较；如果时间集合与第一预设集合中的元素的个数不同，确定待检测按键为非按压状态，并继续采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中。
此外，可选的技术方案是，获取第二比较结果的过程包括：判断正负导数集合与第二预设集合中的元素的正数和负数个数是否分别相同；如果正负导数集合与第二预设集合中的元素的正数和负数个数均相同时，确定待检测按键为正常按压状态；如果正负导数集合与第二预设集合中的元素的正数和负数个数存在不相同时，确定待检测按键为非按压状态，并继续采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中。
此外，可选的技术方案是，采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中的过程包括：将采集到的待检测按键的当前电压值添加至电压数据集中，并当电压数据集中的电压值个数超过预设阈值时，移除电压数据集中采集时刻最早的电压值。
此外，可选的技术方案是，对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，包括：采用最小二乘法对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合。
此外，可选的技术方案是，第二预设集合中的元素个数大于第一预设集合中的元素个数。
此外，可选的技术方案是，按键包括压电陶瓷按键。
根据本申请的另一方面，提供一种按键检测系统，包括：电压数据集获取单元，用于按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与待检测按键对应的电压数据集；第一拟合曲线获取单元，用于对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第一拟合曲线；第一比较结果获取单元，用于获取第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第一预设集合进行比较，获取第一比较结果；其中，第一预设集合包括与样本按键相对应的样本时间集合；第二比较结果获取单元，用于基于第一比较结果，获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；第二预设集合包括与样本时间集合相对应的正负导数集合；状态信息确定单元，用于 基于第一比较结果和第二比较结果，确定待检测按键的当前状态信息。
利用上述按键检测方法及系统，能够通过上述第一比较结果和第二比较结果，确定待检测按键的当前状态信息，实现对按键状态的精确判断，避免误操作或非主动按压导致的信号误传，按键检测精度高，用户体验感强。
为了实现上述以及相关目的，本申请的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本申请的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本申请的原理的各种方式中的一些方式。此外，本申请旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本申请的更全面理解，本申请的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本申请实施例的按键检测方法的流程图；
图2为根据本申请实施例的按键检测系统的逻辑框图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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 于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
为详细描述本申请的按键检测方法及系统，以下将结合附图对本申请的具体实施例进行详细描述。
图1示出了根据本申请实施例的按键检测方法的示意流程。
如图1所示，本申请实施例的按键检测方法，包括：
S100：按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与待检测按键对应的电压数据集。
其中，可通过设置一定的采集频率采集待检测按键(以下简称按键)的电压值，该电压值可采用待检测按键两端的电压的压差，获取在各个时刻的电压值信息，将所有的电压值信息汇集形成与待检测按键对应的电压数据集，以便后续对电压数据集中的电压值和时间进行拟合。
作为具体示例，设定读取电压值的采样频率为mHz，待检测按键自按下至释放的时间为T，则获取的电压数据集可表示为C(V
1，T
1)，V
1表示T
1时刻读取到的电压值，电压数据集中的数据个数为m*T个。
S200：对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，以获取第一拟合曲线。
其中，可使用最下二乘法对电压数据集中的多组电压值和时间数据进行曲线拟合，获得电压值和时间的第一拟合曲线f(v，t)。
S300：获取第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第一预设集合进行比较，获取第一比较结果；其中，第一预设集合包括与样本按键相对应的样本时间集合。
其中，第一预设集合的获取过程可包括：获取样本按键在正常按下至释放期间的电压值，以获取与样本按键对应的样本电压数据集；对样本电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第二拟合曲线；获取第二拟合曲线的导数为零的样本时间集合，形成第一预设集合。
进而获取第一比较结果的过程可包括：判断时间集合与第一预设集合中的元素的个数是否相同，如果相同则进一步获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第一预设集合进行比较；如果时间集合与第一预设集合中的元素的个数不同，确定待检测按键为非按压状态，并继续采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中。
作为具体示例，可对第一拟合曲线f(v，t)进行求导，获取导数f’(v，t)＝0的所有集合，即上述时间集合，该集合可表示为K1(m1，m2，…mn)，其中需要说明的是，当按 键是被正常按压时，其第一拟合曲线应该是存在一个峰值或谷值，对应的导数为0的点也存在一个，此时可认为n＝1。
需要说明的是，时间集合中的各元素均是第一拟合曲线导数为零的点，对应的是第一拟合曲线的峰值点或谷值点，在获取正负导数集合时，可分别选取时间集合中各元素点的左侧和右侧的一个邻近时间点，通过判断该邻近时间点处的第一拟合曲线的导出的正负，可确定第一拟合曲线的开口方向，例如，当第一拟合曲线是开口向下时，则第一拟合曲线在峰值点左侧的任意一时间点的导数为正，在峰值点右侧的任意一时间点的导数为负，进而可确定正负导数集合，该预设范围，即邻近时间点的确定可根据具体的应用场景或需求进行灵活设置，能够通过选取的两个点确定第一拟合曲线的开口方向均可。
S400：基于第一比较结果，获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；其中，第二预设集合包括与样本时间集合相对应的正负导数集合。
其中，第二预设集合的获取过程包括：获取第一预设集合中各元素在预设范围内的正负导数集合，形成第二预设集合；其中，预设范围包括第一预设集合中的元素的左右两侧的任一时间点，第二预设集合包括：第一预设集合中的元素的左右两侧的任一时间点所对应的第二拟合曲线的导数。
可知，第二预设集合中的元素个数大于第一预设集合中的元素个数，因为需要针对第一预设集合中的元素的左右两侧的导数确定第二预设集合，因此，第二预设集合中的元素个数大约为第一预设集合中元素个数的两倍左右。
同理，与上述正负导数集合的获取过程类似，第二预设集合的获取过程与正负导数集合的获取过程原理相同，此处不再一一赘述。
在本申请的另一具体实施方式中，获取第二比较结果的过程可包括：判断正负导数集合与第二预设集合中的元素的正数和负数个数是否分别相同；如果正负导数集合与第二预设集合中的元素的正数和负数个数均相同时，确定待检测按键为正常按压状态，并执行对应的按键动作；否则，如果正负导数集合与第二预设集合中的元素的正数和负数个数其中之一存在不相同时，确定待检测按键为非按压状态，并继续采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中，并循环执行上述曲线拟合等步骤。其中，采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中的过程包括：将采集到的待检测按键的当前电压值添加至电压数据集中，并当所述电压数据集中的电压值个数超过预设阈值时，移除电压数据集中采集时刻最早的电压值，该预设阈值的大小即可表示电压数据集的大小，具体可根据检 测要求及精度进行设置和调整。
S500：基于第一比较结果和第二比较结果，确定待检测按键的当前状态信息。
在该步骤中，当第一比较结果中时间集合与第一预设集合中的元素的个数不同时，确定待检测按键的当前状态信息为非按压状态，并继续采集待检测按键的电压值，并迭代更新至电压数据集中，此时没必要获取第二比较结果；否则，如果第一比较结果中第一比较结果中时间集合与第一预设集合中的元素的个数相同时，则需要进一步获取第二比较结果，通过第二比较结果确定待检测按键的当前状态信息。
在本申请的一个具体实施方式中，按键可包括压电陶瓷按键；当按键为压电陶瓷按键时，通过压电效应可直接获取按键的电压值。此外，本申请实施例的按键检测方法也可适用于普通的机械式按键，或者触摸式按键等，例如，当该按键选用普通的机械式按键时，可在按键的下方设置对应的检测电路，在按键按压过程中，其对应的检测电路的电压会发生变化，进而按键两侧的电压值可采集对应的检测电路变化的电压值，而接触或无接触的触摸式按键，其两侧的电压值也可采用对应的电容或其它电气元件变化所产生的电压值等。
可知，由于压电陶瓷材料具有的特殊性能，其在电子产品中的应用越来越广泛，压电陶瓷材料在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
由于压电材料在受到按压作用时，会产生特定的电压变化，所以使用压电陶瓷材料作为按键材料的，通过读取压电陶瓷按键的电压，通过判断两端的电压变化情况来决定当前按键是否被按下，检测精度高。
与上述按键检测方法相对应，本申请还提供一种按键检测系统。
具体地，图2示出了根据本申请实施例的按键检测系统的示意逻辑，如图2所示，本申请实施例的按键检测系统200，包括：
电压数据集获取单元210，用于按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与待检测按键对应的电压数据集；
第一拟合曲线获取单元220，用于对电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第一拟合曲线；
第一比较结果获取单元230，用于获取第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第 一预设集合进行比较，获取第一比较结果；其中，第一预设集合包括与样本按键相对应的样本时间集合；
第二比较结果获取单元240，用于基于第一比较结果，获取时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；其中，第二预设集合包括与样本时间集合相对应的正负导数集合；
状态信息确定单元250，用于基于第一比较结果和第二比较结果，确定待检测按键的当前状态信息。
需要说明的是，上述按键检测系统的实施例可参考按键检测方法实施例中的描述，此处不再一一赘述。
根据上述本申请提供的按键检测方法及系统，能够通过获取按键的电压值，并对电压值和时间进行曲线拟合，通过对拟合曲线求导，确定拟合曲线的导数为零的点以及其开口方向，进而通过对拟合曲线参数的对比，完成对当前按键状态的判断，能够有效识别按键收到外部振动或跌落等非主动按下的操作，可更好的处理按键误触所产生的电压干扰信号，使得电压变化曲线更加平滑，减少误判，按键检测精度高，用户体验良好。
如上参照图1和图2以示例的方式描述根据本申请的按键检测方法及系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本申请所提出的按键检测方法及系统，还可以在不脱离本申请内容的基础上做出各种改进。因此，本申请的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物 品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
- 一种按键检测方法，其特征在于，包括：按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与所述待检测按键对应的电压数据集；对所述电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第一拟合曲线；获取所述第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第一预设集合进行比较，获取第一比较结果；其中，所述第一预设集合包括与样本按键相对应的样本时间集合；基于所述第一比较结果，获取所述时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；其中，所述第二预设集合包括与所述样本时间集合相对应的正负导数集合；基于所述第一比较结果和所述第二比较结果，确定所述待检测按键的当前状态信息。
- 如权利要求1所述的按键检测方法，其特征在于，所述第一预设集合的获取过程包括：获取所述样本按键在正常按下至释放期间的电压值，以获取与所述样本按键对应的样本电压数据集；对所述样本电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第二拟合曲线；获取所述第二拟合曲线的导数为零的样本时间集合，形成所述第一预设集合。
- 如权利要求2所述的按键检测方法，其特征在于，所述第二预设集合的获取过程包括：获取所述第一预设集合中各元素在所述预设范围内的正负导数集合，形成所述第二预设集合；其中，所述预设范围包括所述第一预设集合中的元素的左右两侧的任一时间点，所述第二预设集合包括：所述第一预设集合中的元素的左右两侧的任一时间点所对应的第二拟合曲线的导数。
- 如权利要求1所述的按键检测方法，其特征在于，所述获取第一比较结果的过程包括：判断所述时间集合与所述第一预设集合中的元素的个数是否相同，如果相同则进一步获取所述时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第一预设集合进行比较；如果所述时间集合与所述第一预设集合中的元素的个数不同，确定所述待检测按键为非按压状态，并继续采集所述待检测按键的电压值，并迭代更新至所述电压数据集中。
- 如权利要求1所述的按键检测方法，其特征在于，所述获取第二比较结果的过程包括：判断所述正负导数集合与所述第二预设集合中的元素的正数和负数个数是否分别相同；如果所述正负导数集合与所述第二预设集合中的元素的正数和负数个数均相同时，确定所述待检测按键为正常按压状态；如果所述正负导数集合与所述第二预设集合中的元素的正数或负数个数存在不相同时，确定所述待检测按键为非按压状态，并继续采集所述待检测按键的电压值，并迭代更新至所述电压数据集中。
- 如权利要求4或5所述的按键检测方法，其特征在于，所述采集所述待检测按键的电压值，并迭代更新至所述电压数据集中的过程包括：将采集到的所述待检测按键的当前电压值添加至所述电压数据集中，并当所述电压数据集中的电压值个数超过预设阈值时，移除所述电压数据集中采集时刻最早的电压值。
- 如权利要求1所述的按键检测方法，其特征在于，所述对所述电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，包括：采用最小二乘法对所述电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合。
- 如权利要求1所述的按键检测方法，其特征在于，所述第二预设集合中的元素个数大于所述第一预设集合中的元素个数。
- 如权利要求1所述的按键检测方法，其特征在于，所述按键包括压电陶瓷按键。
- 一种按键检测系统，其特征在于，包括：电压数据集获取单元，用于按照预设频率采集待检测按键在按下至释放期间的电压值，以获取与所述待检测按键对应的电压数据集；第一拟合曲线获取单元，用于对所述电压数据集中的电压值和时间进行曲线拟合，获取第一拟合曲线；第一比较结果获取单元，用于获取所述第一拟合曲线的导数为零的时间集合，并与第一预设集合进行比较，获取第一比较结果；其中，所述第一预设集合包括与样本按键相对应的样本时间集合；第二比较结果获取单元，用于基于所述第一比较结果，获取所述时间集合中的各元素在预设范围内的正负导数集合并与第二预设集合进行比较，获取第二比较结果；其中，所述第二预设集合包括与所述样本时间集合相对应的正负导数集合；状态信息确定单元，用于基于所述第一比较结果和所述第二比较结果，确定所述待检测按键的当前状态信息。
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