一種人機互動信息檢測裝置與方法
2023-09-15 00:35:25 1
專利名稱：一種人機互動信息檢測裝置與方法
技術領域：
本發明涉及人機互動信息的檢測裝置與方法，具體涉及一種計算機信息輸入裝置與方法。
背景技術：
目前按鍵信息的產生主要有機械式，隨著技術的發展，觸摸技術也開始應用在按鍵信息的產生和檢測中，摩託羅拉公司推出的手機A732就利用「電容觸控式感應鍵盤輸入技術」來實現；Quantum推出的晶片QT220和QT240利用電荷轉移技術來實現觸摸感應輸入。
上述技術在技術上較為複雜，成本比較高，不太適合大規模的應用。
發明內容
本發明通過如下技術來實現低成本的觸摸輸入一種應用於計算機或手機的輸入方法使用者的皮膚接觸兩個以上的觸點，使用者皮膚將觸點之間的信號導通，產生按鍵按下信息；使用者的皮膚離開觸點，觸點之間的信號不導通，產生按鍵釋放信息；上述方法中，所述信號可以是電信號，也可以是光信號。
當所述信號為光信號的時候，所述觸點分別位於不同的觸片上，所述觸片具有電阻，當使用者的皮膚在觸片上滑動，使不同位置的觸點導通，使得觸片上的信號隨皮膚的滑動發生變化，根據變化的信號得到皮膚在觸片上的滑動方向和速度。
一種具體的輸入裝置，包括觸點1、作用在觸點1上的信號源、觸點2、連接於觸點2的信號檢測電路，當使用者的皮膚連通觸點1和觸點2，信號通過皮膚電阻進入觸點2，信號檢測電路檢測到所述信號，給出按鍵按下信息。
上述裝置可以包括多個觸點，這些觸點分別位於觸片1和觸片2上，所述觸片2具有電阻，當觸片1與觸片2上的觸點通過皮膚導通後，信號源的信號通過觸片1經皮膚電阻傳到觸片2，在信號檢測電路檢測出來，信號檢測電路根據檢測到信號的強弱，得到導通的觸點位置；信號檢測電路根據檢測到信號的變化趨勢，得到導通的觸點位置變化趨勢。所述檢測電路包括兩個檢測信號輸入點，所述兩個檢測信號輸入點分別位於觸片2的兩端，所述兩個檢測信號輸入點與一差分放大器兩路輸入信號連接。
上述信號檢測電電路還可以包括模數轉換電路，微處理器，所述差分放大器的信號輸出，經模數轉換電路轉換為數位訊號，進入微處理器，微處理器根據所述數位訊號的跳變得出不同觸點的導通，得到按鍵信息；微處理器根據數位訊號的強弱變化，得到導通觸點的位置變化趨勢和方向，得到使用者的手指移動方向和速度。
一種應用於計算機或手機的輸入裝置，包括光觸點1、作用在光觸點1上的信號源、光觸點2、連接於光觸點2的信號檢測電路，所述信號源為光源，所述信號檢測電路為光檢測電路，所述光源通過光觸點1發射，當使用者的皮膚接觸到光觸點1和光觸點2的時候，所述光信號經過皮膚反射到光觸點2，並由檢測電路檢測出來，輸出按鍵按下信號；當使用者的皮膚離開，觸點2檢測不到所述光信號，輸出按鍵釋放信號。所述觸點與光源或檢測電路之間由光纖連接。
圖1是觸摸按鍵裝置的基本原理示意圖；圖2是多檢測點的觸摸按鍵裝置示意圖；圖3是採用差分放大器的檢測電路；圖4是採用差分放大器的檢測電路的一種具體設計形態；圖5是採用差分放大器的檢測電路的另一種具體設計形態；圖6是利用差分放大器來放大振蕩信號的原理圖；圖7為使用光信號的原理示意圖；圖8為將本發明應用到手機上的設計方案。
具體實施方案本發明的觸摸檢測，採用的是利用人體皮膚的導電特性來實現的，如圖1，設置兩個相互靠近的觸片1和觸片2，兩個觸片的形狀可以多種形式，觸點1和觸點2分別位於，並可以相互平行曲行成各種形狀，當使用者的手指接觸觸片的時候，在觸點1和觸點2之間，其皮膚電阻等效為電阻RV，這時電阻R12上的電壓V11發生變化，經過放大電路和檢測電路，能夠檢測出這種變化，得出按鍵行為的發生，V10為信號源，電阻R10來調節信號大小和防止電勢衝擊，在觸片1和觸片2上可以跨接防靜電裝置。
因皮膚電阻因個人體質、氣候、溫度、是否出汗，甚至人的情緒等等原因影響，其阻值變化非常大，需要考慮消除這些影響，如圖2，利用電橋的原理，觸片2由半導體材料組成，R23與R24阻值相等，當手指在觸片1和觸片2上滑動的時候，V21與V22發生變化，經過差分放大，不但能區分按鍵的動作，並且能夠感知手指在觸片上的位置。觸片2可以由多個電阻(R25)串連而成，在各個電阻連接處引出觸點，這些觸點可以設置成具體的按鍵，電容C23和C24，分別與R23、R24組成高通濾波電路，可以消除一定的浪湧。
圖3為一檢測電路，在觸片2兩端的電壓經差分放大器處理，經AD轉化進入MPU，MPU可以根據AD值得出手指偏移觸片中心值的多少，或根據AD的變化量得出手指的移動方向和速度。
該電路還可以設計成多種形態，如圖4，電壓信號作用在觸片2上，觸片1與電源地相連，信號源VCC與通過電阻與觸片2連接。
如圖5，在觸片1和觸片2之間的手指接入或靠近可以導致觸片1和觸片2之間的分布電容發生變化，當信號源VDD是振蕩源的時候，信號會在手指接觸的部位導通，這時在觸片上可以不設計裸露的觸點。
圖6給出的是利用差分放大器來放大振蕩信號的原理圖，信號V41和V42經隔直電容進入差分放大器，放大後的信號經一高通濾波器經AD轉化，進入微處理器，微處理器可以計算出手指在觸片上的位置，根據不同的位置可以判斷出那個鍵按下或手指的移動方式或方向。
當然如果直接檢測V41或V42的電勢變化，可以檢測出手指靠近時的電容變化或皮膚電阻因情緒變化而變化的狀態，利用這個特性可以在手機等電子設備中開發出有趣的應用。
圖7為使用光信號的原理示意圖，當手指靠近發光管的時候，光線被反射，接收管可以接收到光，當手指離開的時候光線進入不到接收管，還可以用光纖來傳遞光信號，在一個按鍵位置放置多個接收光纖，將放光管和接收管集中設計在一個晶片中，在12鍵系統中，可以設計一個發光管，4個接收管來處理。
圖8為將本發明應用到手機上的設計方案，利用本發明，手機上可以完全不用機械式按鍵，手機顯示屏右邊的觸片可以作為滑動感應區，按鍵可以直接由印刷電路組成，印刷電路之間可以是電阻導通。
因人的手指觸摸按鍵的時候可能同時觸摸到多個按鍵，可以用軟體的來判斷使用者真實的觸鍵願望，如(1，2，4)對應(1)；(1，2，3)對應(2)，(2，4，5，6，8)對應(5)等等。
這些詳細設計，沒有將靜電防護等其他內容放入，這些公知技術不是本發明的實質內容。這些公知技術有多種具體形式，可以方便的組合到本發明。
權利要求
1.一種應用於計算機或手機的輸入方法，其特徵是使用者的皮膚接觸兩個以上的觸點，使用者皮膚將觸點之間的信號導通，產生按鍵按下信息；使用者的皮膚離開觸點，觸點之間的信號不導通，產生按鍵釋放信息。
2.根據權利要求1所述的輸入方法，其特徵在於所述的信號為電信號。
3.根據權利要求1所述的輸入方法，其特徵在於所述的信號為光信號。
4.根據權利要求2所述的輸入方法，其特徵在於，所述觸點分別位於不同的觸片上，所述觸片具有電阻，當使用者的皮膚在觸片上滑動，使不同位置的觸點導通，使得觸片上的信號隨皮膚的滑動發生變化，根據變化的信號得到皮膚在觸片上的滑動方向和速度。
5.一種應用於計算機或手機的輸入裝置，其特徵在於包括觸點1、作用在觸點1上的信號源、觸點2、連接於觸點2的信號檢測電路，當使用者的皮膚連通觸點1和觸點2，信號通過皮膚電阻進入觸點2，信號檢測電路檢測到所述信號，給出按鍵按下信息。
6.根據權利要求5所述的輸入裝置，其特徵在於該裝置包括多個觸點，這些觸點分別位於觸片1和觸片2上，所述觸片2具有電阻，當觸片1與觸片2上的觸點通過皮膚導通後，信號源的信號通過觸片1經皮膚電阻傳到觸片2，在信號檢測電路檢測出來，信號檢測電路根據檢測到信號的強弱，得到導通的觸點位置；信號檢測電路根據檢測到信號的變化趨勢，得到導通的觸點位置變化趨勢。
7.根據權利要求6所述的輸入裝置，其特徵在於，所述檢測電路包括兩個檢測信號輸入點，所述兩個檢測信號輸入點分別位於觸片2的兩端，所述兩個檢測信號輸入點與一差分放大器兩路輸入信號連接。
8.根據權利要求7所述的輸入裝置，其特徵在於，所述檢測電路包括模數轉換電路，微處理器，所述差分放大器的信號輸出，經模數轉換電路轉換為數位訊號，進入微處理器，微處理器根據所述數位訊號的跳變得出不同觸點的導通，得到按鍵信息；微處理器根據數位訊號的強弱變化，得到導通觸點的位置變化趨勢和方向，得到使用者的手指移動方向和速度。
9.一種應用於計算機或手機的輸入裝置，其特徵在於包括觸點1、作用在觸點1上的信號源、觸點2、連接於觸點2的信號檢測電路，所述信號源為光源，所述信號檢測電路為光檢測電路，所述光源通過觸點1發射，當使用者的皮膚接觸到觸點1和觸點2的時候，所述光信號經過皮膚反射到觸點2，並由檢測電路檢測出來，輸出按鍵按下信號；當使用者的皮膚離開，觸點2檢測不到所述光信號，輸出按鍵釋放信號。
10.根據權利要求9所述輸入裝置，其特徵在於，所述觸點與光源或檢測電路之間由光纖連接。
全文摘要
本發明公開了一種按鍵信息產生裝置。一種計算機或手機輸入裝置，包括手套基本單元、按鍵單元、按鍵檢測單元、編碼解碼單元、MPU單元、通訊單元、顯示單元、電源單元八個單元。手套基本單元為該裝置的載體部分，按鍵單元感應按鍵信息，按鍵檢測單元檢測具體有效的按鍵信息，編碼解碼單元將按鍵信息進行編碼，編碼後傳送到通訊單元，通訊單元將信息傳遞到計算機或手機，MPU單元監控各個單元的工作，並將相關信息通過指示燈顯示出來，電源單元提供整個裝置的供電。本發明還公開了一種使用該裝置的計算機組網方式，和一種配合該發明裝置的快速輸入方法。使用該發明可以方便的在運動中進行計算機或手機操作，並且該發明裝置方便攜帶，在使用中效率高，可靠性高。
文檔編號H04Q7/32GK1858689SQ200610033719
公開日2006年11月8日 申請日期2006年2月14日 優先權日2006年2月14日
發明者梁良 申請人:華為技術有限公司