一種紅外多檔位手勢識別開關(guān)及手勢識別方法
【專利摘要】一種紅外多檔位手勢識別方法，包括步驟：S1、由兩個紅外發(fā)射接收模塊和A/D變換器組成手勢識別電路；將兩個紅外發(fā)射接收模塊間隔設(shè)置于面板上，以該面板為基準將該模塊的感應(yīng)區(qū)域分成多個子區(qū)域，每個子區(qū)域表示一個檔位；S2、手指進入某子區(qū)域時，被感應(yīng)的一紅外發(fā)射接收模塊的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為該子區(qū)域信號，然后揮動手指被感應(yīng)的另一個紅外發(fā)射接收模塊的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為手勢方向信號；S3、單片機根據(jù)該子區(qū)域信號確定檔位并顯示，并根據(jù)該手勢方向信號控制多路驅(qū)動器。其首次采用兩個紅外發(fā)射接收模塊實現(xiàn)了多檔位識別控制，解決了用紅外控制多電器而引起的誤判及干擾。廣泛適用于廚房、洗手間、醫(yī)院、屠宰場等場合使用。
【專利說明】一種紅外多檔位手勢識別開關(guān)及手勢識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外手勢識別技術(shù)，具體是一種紅外多檔位手勢識別開關(guān)及手勢識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外控制器在家電等廣泛應(yīng)用，其功能的轉(zhuǎn)換需要按壓不同輸入按鍵，再由控制芯片判斷按鍵信息來實現(xiàn)，輸入按鍵多操作煩瑣。將類似紅外控制器用來控制居家的多點照明同樣存在上述缺陷。
[0003]目前，采用紅外對管的紅外控制開關(guān)只能實現(xiàn)開/關(guān)控制(一檔位)，如要實現(xiàn)多檔位開/關(guān)控制需要配置許多個紅外對管，輸入電路部分復(fù)雜使成本增加，控制多電器會引起誤判及多開關(guān)間的信號干擾。
[0004]基于觸摸屏的手勢識別技術(shù)在家電、智能手機等已廣泛應(yīng)用，但需要使用者與設(shè)備的屏幕接觸實現(xiàn)，該識別技術(shù)不便用于不需要屏幕的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為避免現(xiàn)有紅外控制技術(shù)應(yīng)用存在的上述不足，本發(fā)明提供一種紅外多檔位手勢識別開關(guān)及手勢識別方法，以滿足電子開關(guān)、電器的配套需求。
[0006]本發(fā)明紅外多檔位手勢識別方法，包括步驟:
51、提供一個由兩個紅外發(fā)射接收模塊和A/D變換器組成的手勢識別電路；將兩個紅外發(fā)射接收模塊間隔設(shè)置于一面板上，以該面板為基準將該紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域分成多個子區(qū)域，每個子區(qū)域表示一個檔位；
52、手指進入某子區(qū)域時，被感應(yīng)的一個紅外發(fā)射接收模塊的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為該子區(qū)域信號，然后揮動手指被感應(yīng)的另一個紅外發(fā)射接收模塊的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為手勢方向信號；及
53、由單片機根據(jù)接收的該子區(qū)域信號確定檔位并顯示，并根據(jù)所述的手勢方向信號控制多路驅(qū)動器。該多路驅(qū)動器可用來驅(qū)動若干執(zhí)行開關(guān)或電器等。
[0007]其中，所述紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域通常可分成2-8個區(qū)域。有的控制場合可以增加紅外發(fā)射接收模塊中紅外發(fā)射的發(fā)射功率以增加感應(yīng)距離，這種情況感應(yīng)區(qū)域分成更多的區(qū)域。
[0008]所述的紅外發(fā)射接收模塊包括一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管，該紅外發(fā)射管與一個電阻串聯(lián)后連接在電源Vcc與地之間，該紅外接收管和另一個電阻的串聯(lián)支路連接在電源Vcc與地之間，該串聯(lián)支路并聯(lián)第三個電阻，紅外接收管的負極連接A/D變換器的輸入端。
[0009]實現(xiàn)上述方法的一種紅外多檔位手勢識別開關(guān)，包括:
手勢識別電路，由間隔設(shè)置于面板上的兩個紅外發(fā)射接收模塊和A/D變換器組成，該紅外發(fā)射接收模塊的兩輸出端分別連接接A/D變換器的一輸入端；用于提供手指所在該紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域中的子區(qū)域信號和手勢方向信號(開關(guān)信號)；
多路驅(qū)動器，用于驅(qū)動若干執(zhí)行開關(guān)或電器 '及
單片機，所述A/D變換器的輸出端接單片機的輸入端，所述多路驅(qū)動器輸入端與單片機的輸出端連接；用于根據(jù)接收的子區(qū)域信號確定檔位送檔位顯示模塊顯示；并根據(jù)接收的手勢方向信號控制所述多路驅(qū)動器驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行開關(guān)或電器動作。
[0010]上述手勢識別開關(guān)進一步包括殼體，位于所述面板的兩個紅外發(fā)射接收模塊上下間隔設(shè)置，所述檔位顯示模塊位于所述面板左上角處，載有所述單片機、A/D變換器以及多路驅(qū)動器的PCB板該殼體內(nèi)。
[0011]其中，所述紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)距離分成2-8個區(qū)域。
[0012]所述的執(zhí)行開關(guān)可選擇繼電器、光電開關(guān)和電子開關(guān)等。
[0013]所述的檔位顯示模塊是數(shù)碼管、多個LED或顯示屏。
[0014]所述的紅外發(fā)射接收模塊包括一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管，該紅外發(fā)射管與一個電阻串聯(lián)后連接在電源Vcc與地之間，該紅外接收管和另一個電阻的串聯(lián)支路連接在電源Vcc與地之間，該串聯(lián)支路并聯(lián)第三個電阻，該紅外接收管的負極連接A/D變換器的輸入端。
[0015]本發(fā)明首次采用兩個紅外發(fā)射接收模塊(紅外對管)實現(xiàn)了多檔位識別控制，并解決了用紅外識別控制多電器從而引起的誤判及多開關(guān)間的信號干擾。同時多個開關(guān)整合到一個多檔位開關(guān)上，減少了體積，生產(chǎn)成本大大降低。
[0016]其檔位判斷可以通過顯示模塊實時顯示，方便操作者的使用，操作精度提高。
[0017]本發(fā)明利用紅外感應(yīng)識別手勢動作來控制開關(guān)、電器，操作時身體與開關(guān)不接觸，使用衛(wèi)生、安全、方便；避免了使用傳統(tǒng)開關(guān)引起的觸電等安全隱患。廣泛適用于醫(yī)院、屠宰場等易引起交叉感染的場所，以及家庭的廚房、洗手間等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為發(fā)明紅外多檔位手勢識別開關(guān)電路原理框圖；
圖2為圖1中手勢識別電路原理圖；
圖3為本發(fā)明墻壁開關(guān)實施例的主視圖；
圖4為圖3實施例的感應(yīng)區(qū)域劃分成4個子區(qū)域的示意圖；
圖5為發(fā)明控制流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0020]參照圖1、圖2及圖3，紅外多檔位手勢識別開關(guān)包括單片機1、手勢識別電路2、檔位顯示模塊3、用于驅(qū)動若干執(zhí)行開關(guān)的多路驅(qū)動器5以及DC電源4。
[0021]手勢識別電路2由兩個紅外發(fā)射接收模塊21、22，及A/D變換器23組成，紅外發(fā)射接收模塊21、22的輸出端分別連接接A/D變換器23的一輸入端；兩個紅外發(fā)射接收模塊21、22間隔設(shè)置于面板6上，手勢識別電路2用于提供手指所在該紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域中的子區(qū)域信號和手勢方向信號。
[0022]圖2手勢識別電路原理圖示出A/D變換器23和紅外發(fā)射接收模塊21具體電路。A/D變換器23采用型號為TLC0832的8位串行A/D變換器，具有兩路電壓輸入端CH0、CH1，兩路數(shù)字輸出端DO、Dl。紅外發(fā)射接收模塊21包括一個紅外發(fā)射管DSl和一個紅外接收管Dl，紅外發(fā)射管DSl與電阻R3串聯(lián)后連接在電源Vcc與地之間，紅外接收管Dl和電阻Rl組成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路連接在電源Vcc與地之間，該串聯(lián)支路并聯(lián)電阻R2，紅外接收管Dl的負極作為輸出端，連接A/D變換器23的輸入端CH0。紅外發(fā)射接收模塊22與紅外發(fā)射接收21的電路結(jié)構(gòu)相同(圖2未示出)。紅外發(fā)射接收模塊22的輸出端連接A/D變換器23的輸入端CHl。
[0023]單片機I采用定制芯片或現(xiàn)有的多種芯片，自帶時鐘電路。A/D變換器23的輸出端DO、Dl分別接單片機I的一個輸入端，A/D變換器23的片選端CS接單片機I輸出控制端，A/D變換器23的時鐘CLK由單片機I提供；多路驅(qū)動器5輸入端與單片機I的多個輸出端連接。單片機I用于根據(jù)接收的子區(qū)域信號確定檔位傳送到檔位顯示模塊3顯示；并根據(jù)接收的手勢方向信號控制所述多路驅(qū)動器3驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行開關(guān)動作。
[0024]多路驅(qū)動器5驅(qū)動的若干執(zhí)行開關(guān)采用繼電器、光電開關(guān)和電子開關(guān)等，再分別控制多個220Vac設(shè)備。
[0025]檔位顯示模塊3采用數(shù)碼管、多個LED及顯示屏等。圖3信號顯示模塊3是一塊LED數(shù)碼管，可以顯示O— 9十檔位信號，分別代表選定控制十個不同的受控開關(guān)或設(shè)備中的某一個。
[0026]圖3墻壁開關(guān)實施例還包括殼體(未示出)，面板6蓋置于該殼體上，在面板6上間隔(上下)設(shè)置紅外發(fā)射接收模塊21和紅外發(fā)射接收模塊22，數(shù)碼管3 (檔位顯示模塊)位于面板6左上角處，載有單片機1、A/D變換器23以及多路驅(qū)動器5的PCB板安裝于該殼體內(nèi)。
[0027]DC電源4同傳統(tǒng)電路，輸出為5V，由交流220Vac整流濾波后通過穩(wěn)壓獲得。
[0028]以下結(jié)合圖4、圖5，說明本發(fā)明通過兩個紅外發(fā)射接收模塊實現(xiàn)多檔位手勢識別的方法。圖4為圖3墻壁開關(guān)實施例的感應(yīng)區(qū)域劃分示意圖。以面板6為基準，在感應(yīng)距離內(nèi)將紅外發(fā)射接收模塊21、22的感應(yīng)區(qū)域分成4個子區(qū)域，以子區(qū)域1、2、3、4表示，4個子區(qū)域分別表示一個檔位。
[0029]手指進入紅外發(fā)射接收模塊21的子區(qū)域2時，被感應(yīng)的紅外發(fā)射接收模塊21的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為該子區(qū)域2信號，然后向下滑動手指被感應(yīng)的另一個紅外發(fā)射接收模塊22的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為手勢方向信號。
[0030]由單片機I根據(jù)接收的該子區(qū)域2信號確定為檔位2并送數(shù)碼管3顯示數(shù)碼2，并根據(jù)所述的手勢方向信號控制多路驅(qū)動器5控制負載開關(guān)或電器的開關(guān)。
[0031]圖5為多檔位手勢識別開關(guān)控制流程圖，其中紅外發(fā)射接收模塊21簡稱紅外21，紅外發(fā)射接收模塊22簡稱紅外22。
[0032]參照控制流程圖5說明上述多檔位手勢識別開關(guān)的工作過程:
初始狀態(tài)首先判斷紅外21和紅外22哪個第一個感應(yīng)到手指或物體。
[0033]如果紅外21先被感應(yīng)，那么立即通過AD轉(zhuǎn)換和單片機的運算判斷出紅外21實時接收信號所相對應(yīng)的檔位，同時在顯示模塊上顯示檔位給操作者參考。此時操作者可以根據(jù)顯示的檔位判斷手位于紅外21的哪個子區(qū)域，通過移動手對應(yīng)顯示模塊的檔位數(shù)字，最終選擇到所要的檔位。顯示模塊已經(jīng)顯示操作者所選擇的檔位時，操作者將手向下?lián)]動經(jīng)過紅外22的感應(yīng)區(qū)域，紅外22被感應(yīng)一次。系統(tǒng)將立即執(zhí)行操作者選擇的電器的開啟動作。最后顯示模塊關(guān)閉(或顯示待機畫面)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。
[0034]如果紅外22先被感應(yīng)，那么立即通過AD轉(zhuǎn)換和單片機的運算判斷出紅外22實時接收信號所相對應(yīng)的檔位，同時在顯示模塊上顯示檔位給操作者參考。此時操作者可以根據(jù)顯示的檔位數(shù)字判斷手位于紅外22的哪個子區(qū)域，通過移動手對應(yīng)顯示模塊的檔位數(shù)字，最終選擇到所要的檔位。顯示模塊已經(jīng)顯示操作者所選擇的檔位時，操作者將手向上揮動經(jīng)過紅外21的感應(yīng)區(qū)域，紅外21被感應(yīng)一次。系統(tǒng)將立即執(zhí)行操作者選擇的電器的關(guān)閉動作。最后顯示模塊關(guān)閉(或顯示待機畫面)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。
[0035]根據(jù)用戶需要，也可以在程序中設(shè)定檔位所對應(yīng)的模式，如一個檔位對應(yīng)一個電器的開關(guān)，也可以對應(yīng)多個電器的開關(guān)；多個檔位也可以對應(yīng)同一個電器的開關(guān)或不同操作。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外多檔位手勢識別方法，其特征在于包括步驟: 51、提供一個由兩個紅外發(fā)射接收模塊和A/D變換器組成的手勢識別電路；將兩個紅外發(fā)射接收模塊間隔設(shè)置于一面板上，以該面板為基準將該紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域分成多個子區(qū)域，每個子區(qū)域表示一個檔位； 52、手指進入某子區(qū)域時，被感應(yīng)的一個紅外發(fā)射接收模塊的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為該子區(qū)域信號，然后揮手指被感應(yīng)的另一個紅外發(fā)射接收模塊的輸出信號經(jīng)A/D變換后作為手勢方向信號；及 53、由單片機根據(jù)所述的區(qū)域信號確定檔位并顯示，并根據(jù)所述的手勢方向信號控制多路驅(qū)動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域分成2-8個子區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手勢識別開關(guān)，其特征在于，所述的紅外發(fā)射接收模塊包括一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管，該紅外發(fā)射管與一個電阻串聯(lián)后連接在電源Vcc與地之間，該紅外接收管和另一個電阻的串聯(lián)支路連接在電源Vcc與地之間，該串聯(lián)支路并聯(lián)第三個電阻，該紅外接收管的負極連接A/D變換器的輸入端。
4.一種紅外多檔位手勢識別開關(guān)，其特征在于包括: 手勢識別電路，由間隔設(shè)置于面板上的兩個紅外發(fā)射接收模塊和A/D變換器組成，該紅外發(fā)射接收模塊的兩輸出端分別連接接A/D變換器的一輸入端；用于提供手指所在該紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域中的子區(qū)域信號和手勢方向信號； 多路驅(qū)動器，用于驅(qū)動若干執(zhí)行開關(guān)或電器 '及 單片機，所述A/D變換器的輸出端接單片機的輸入端，所述多路驅(qū)動器輸入端接單片機的輸出端；用于根據(jù)接收的子區(qū)域信號確定檔位送檔位顯示模塊顯示；并根據(jù)接收的手勢方向信號控制所述多路驅(qū)動器驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行開關(guān)動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手勢識別開關(guān)，其特征在于進一步包括殼體，位于所述面板的兩個紅外發(fā)射接收模塊上下間隔設(shè)置，所述檔位顯示模塊位于所述面板左上角處，載有所述單片機、A/D變換器以及多路驅(qū)動器的PCB板該殼體內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的手勢識別開關(guān)，其特征在于，所述紅外發(fā)射接收模塊的感應(yīng)區(qū)域分成2-8個子區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的手勢識別開關(guān)，其特征在于，所述的執(zhí)行開關(guān)是繼電器、光電開關(guān)或電子開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的手勢識別開關(guān)，其特征在于，所述的檔位顯示模塊是數(shù)碼管、多個LED或顯示器。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的手勢識別開關(guān)，其特征在于，所述的紅外發(fā)射接收模塊包括一個紅外發(fā)射管和一個紅外接收管，該紅外發(fā)射管與一個電阻串聯(lián)后連接在電源Vcc與地之間，該紅外接收管和另一個電阻的串聯(lián)支路連接在電源Vcc與地之間，該串聯(lián)支路并聯(lián)第三個電阻，紅外接收管的負極連接A/D變換器的輸入端。
【文檔編號】G05B19/042GK103472752SQ201310422419
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】于金田 申請人:于金田