CN104936063A - 一种蓝牙耳机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓝牙耳机，所述蓝牙耳机由蓝牙音频模块、动作识别模块、电源模块和壳体组成；所述蓝牙音频模块包括蓝牙主芯片、天线、麦克风、扬声器；所述动作识别模块包括MEMS陀螺仪、控制芯片MCU；所述电源模块包括充电接口、锂电池、指示灯和电源开关键；所述蓝牙耳机能监控和识别佩戴者的有效头部动作，并将其转换为操控电话的指令，实现来电接听、来电拒听、通话挂断、拨打电话及调节通话音量高低的功能，从而实现操控的便捷化，使佩戴者完全解放双手。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓝牙耳机，更具体地说，涉及一种利用头部动作进行操控的蓝牙耳机。
背景技术
蓝牙耳机自问世以来，已成为免提移动通话的流行配置，尤其在驾驶汽车等不方便手持电话的环境下，蓝牙耳机更受到人们的青睐。
但是，市面现有的蓝牙耳机，无论是来电的接听、拒听、通话挂断、拨打电话；还是调节通话的音量，每一次操控都需要佩戴者动手完成。例如，先用手摸索耳机多功能键的位置，然后短按一次用于接听来电，或长按保持一定的时间用于挂断通话，或连续短按若干次用于拨打电话。实际应用中，这样在微型装置上按键操作的方式，让用户感到非常的不便，特别是在驾驶汽车、人工作业等无法腾出手来操控的场景，更易导致用户手忙脚乱，分心走神，甚至带来安全风险。因此，蓝牙耳机不仅需要解除人们在通话时手持电话的烦恼，还需让操控智能化和便捷化，真正实现解放双手。
发明内容
本发明提供一种蓝牙耳机，所述蓝牙耳机能监控和识别佩戴者的有效头部动作，并将其转换为操控指令，实现来电接听、来电拒听、通话挂断、拨打电话及调节通话音量的功能，从而使佩戴者完全解放双手，实现操控的便捷化。
为实现上述方案，本发明提供一种蓝牙耳机，所述蓝牙耳机包括蓝牙音频模块、动作识别模块、电源模块和壳体；所述蓝牙音频模块包括蓝牙主芯片、天线、麦克风、扬声器；所述动作识别模块包括MEMS陀螺仪、控制芯片MCU；所述电源模块包括充电接口、锂电池、指示灯和电源开关键。
所述动作识别模块内的MEMS陀螺仪，对装置的三轴角速度数据进行实时采集和处理；控制芯片MCU读取MEMS陀螺仪所采集三轴旋转角速度数据，判定头部动作的运动轴和方向，积分计算三轴的运动角度，并根据运动角度与角度阈值、动作时间与时间阈值的比较结果，识别头部动作的类别及有效性，包括右转头、左转头、抬头、点头、摇头、旋转头。
所述蓝牙耳机预先定义各类别的有效头部动作在不同状态下具有电话操控的指令属性，包括接听来电、拒听来电、挂断通话、拨打电话和调节通话音量。
定义一个有效的头部动作在来电振铃状态具有接听来电的指令属性；
定义一个有效的头部动作在来电振铃状态具有拒听来电的指令属性；
定义一个有效的头部动作在通话链接状态具有挂断通话的指令属性；
定义一对有效的方向相反的头部动作在通话链接状态具有调节通话音量的指令属性；
定义一个有效的头部动作在空闲状态具有拨打电话的指令属性。
在来电振铃状态，已定义具有接听来电指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行接听来电操作。
在来电振铃状态，已定义具有拒听来电指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行拒听来电操作。
在通话链接状态，已定义具有挂断通话指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行挂断通话操作。
在通话链接状态，已定义具有调节通话音量指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行调节一个档位的通话音量；一对方向相反的头部动作分别控制调节通话音量的升高和降低。
在空闲状态，已定义具有拨打电话指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行拨打电话操作。
本发明的有益效果是：佩戴者通过便捷的头部动作，即可实现蓝牙耳机来电接听、拒听、挂断通话、拨打电话和调节通话音量的功能，从而实现智能化的无手操控，降低了手动按键操作的不便和风险，传统按键的减少也简化了蓝牙耳机装置的结构，有利于普及推广应用，创造良好的公共利益。
附图说明
为清楚说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需的附图作简要介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，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，还可以据此获得其他的附图。
图1为本发明中一个实施例的原理框图；
图2为本发明中一个实施例的状态机运行图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的原理和特征进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不脱离本发明本质和精神的情况下所获得的所有其他实施例，都属于本发明公开和保护的范围。
为实现上述方案，本发明的一个形态的蓝牙耳机是，所述蓝牙耳机由蓝牙音频模块100、动作识别模块110、电源模块120和壳体组成；所述蓝牙音频模块包括蓝牙主芯片 106、天线、麦克风、扬声器；所述动作识别模块110包括MEMS陀螺仪 102、控制芯片MCU 104；所述电源模块120包括充电接口、锂电池、指示灯和电源开关键。
图1是本发明中蓝牙耳机的一个实施例的原理框图，所述蓝牙耳机内集成蓝牙音频模块100、动作识别模块110、电源模块120，动作识别模块110中的MEMS陀螺仪 102采用美国InvenSense公司的MPU-6050传感器产品，人员佩戴所述蓝牙耳机时，MEMS陀螺仪 102的X、Y、Z三轴方向分别与人员头部的左右、前后和上下方向保持一致，其输出与控制芯片MCU 104相连接，控制芯片MCU 104的输出与蓝牙主芯片 106的PIO口相连接。
所述蓝牙耳机开机运行后，蓝牙主芯片 106执行通信应用程序，控制芯片MCU 104执行头部动作识别应用程序，蓝牙音频模块100与智能通讯终端建立蓝牙连接。
控制芯片MCU 104从MEMS陀螺仪 102专用寄存器中读取在X、Y、Z三轴上的旋转角速度数据，根据数据的正负极性判定头部动作的方向，再对旋转角速度进行数学积分，计算出头部动作在X、Y、Z三轴上的旋转角度，分别与X、Y、Z三轴上的角度阈值比较，并通过动作时间与时间阈值作比较，比较结果用于判定头部动作的类别及有效性。
有效头部动作的判定条件是：
当Z轴旋转角速度ωz为正，计算旋转角度Yaw大于角度阈值Yaw0，且在设定的时间T1内检测到旋转角速度ωz由正转为负时，动作识别模块110判定发生一次有效的右转头动作。Yaw0一般设定为15度；T1一般设定为1秒。
当Z轴旋转角速度ωz为负，计算旋转角度Yaw大于角度阈值Yaw0，且在设定的时间T1内检测到旋转角速度ωz由负转为正时，动作识别模块110判定发生一次有效的左转头动作。Yaw0一般设定为15度；T1一般设定为1秒。
当在设定时间T2内发生至少一次有效的右转头及一次有效的左转头动作时，动作识别模块110判定为发生一次有效的摇头动作。T2一般设定为2秒。
当X轴旋转角速度ωx为负，计算旋转角度Pitch大于角度阈值Pitch0,并在设定的时间T3内检测到旋转角速度ωx由负转为正时，动作识别模块110判定发生一次有效的点头动作。Pitch0一般设定为15度；T3一般设定为1秒。
当X轴旋转角速度ωx为正，计算旋转角度Pitch大于角度阈值Pitch0时，且在设定的时间T3内检测到旋转角速度ωx由正转为负时，动作识别模块110判定发生一次有效的抬头动作。Pitch0一般设定为15度；T3一般设定为1秒。
当动作识别模块110检测到，在设定时间T4内Y轴旋转角速度ωY、X轴旋转角速度ωx分别发生一次以上的正负极***替变化，即人员面向正前方用头画了一个圆圈时，判定为发生一次有效的旋转头动作。T4一般设定为2秒。
动作识别模块110控制芯片MCU 104持续监控、识别佩戴者的各类有效头部动作，将识别出的有效头部动作的类别信息，包括点头、抬头、摇头、旋转头，分别通过控制芯片MCU 104的各PIO口，以脉冲方式发送到蓝牙音频模块100蓝牙主芯片 106的各PIO口，蓝牙主芯片 106通过中断监测到各PIO口电平变化，接收有效头部动作的类别信号。
当动作识别模块110识别到一次有效的点头动作时，随即通过控制芯片MCU 104的PIO(0)口向蓝牙主芯片 106的PIO(0)口输出一个脉冲；
当动作识别模块110识别到一次有效的抬头动作时，随即通过控制芯片MCU 104的PIO(1)口向蓝牙主芯片 106的PIO(1)口输出一个脉冲；
当动作识别模块110识别到一次有效的摇头动作时，随即通过控制芯片MCU 104的PIO(2)口向蓝牙主芯片 106的PIO(2)口输出一个脉冲；
当动作识别模块110识别到一次有效的旋转头动作时，随即通过控制芯片MCU 104的PIO(3)口向蓝牙主芯片 106的PIO(3)口输出一个脉冲。
图2为是本发明中蓝牙耳机的一个实施例的状态机运行图，所述蓝牙耳机在来电振铃状态、通话链接、空闲状态，根据接收到的有效头部动作的类别信号，由蓝牙音频模块100判定执行下一步的通信操作。
在符合人员思维习惯的前提下，所述蓝牙耳机预先定义各类有效头部动作的操作指令属性，并编程到蓝牙音频模块100蓝牙主芯片 106的应用程序中，以满足人员操控蓝牙耳机的需求。
本实施例对各类有效头部动作做以下的操作指令定义。
定义点头动作在来电振铃状态具有接听来电的指令属性，在通话链接状态具有调低音量的指令属性；
定义抬头动作在通话链接状态具有调高音量的指令属性；
定义摇头动作在来电振铃状态具有拒听来电的指令属性，在通话链接状态具有挂断通话的指令属性；
定义旋转头动作在空闲状态具有拨打电话的指令属性。
在来电振铃状态，蓝牙音频模块100接收到振铃指示命令，通过扬声器发出铃声提示佩戴者。当动作识别模块110识别到一次有效的摇头动作发生时，控制芯片MCU 104通过自身PIO(2)口向蓝牙主芯片 106的PIO(2)口输出一个时长为0.5秒钟的高电平脉冲，蓝牙主芯片 106通过中断监测PIO(2)口引脚电平变化，判断接收到一次有效摇头动作发生的信息，同时根据当前为来电振铃状态的判断，综合判定为佩戴者发出拒绝接听来电的指令，随即蓝牙主芯片 106发送一个AT控制命令到音频网关AG，音频网关AG中止RFCOMM信道，使来电被拒绝，蓝牙耳机回复到空闲状态。当动作识别模块110识别到一次有效的点头动作发生时，控制芯片MCU 104通过自身PIO(0)口向蓝牙主芯片 106的PIO(0)口输出一个时长为0.5秒钟的高电平脉冲，蓝牙主芯片 106通过中断监测PIO(0)口引脚电平变化，判断接收到一次有效点头动作发生的信息，同时根据当前为来电振铃状态的判断，综合判定为佩戴者发出同意接听来电的指令，随即蓝牙主芯片 106发送一个AT控制命令+CKPD到音频网关AG,使装置与音频网关AG建立SCO链接，接收呼入的音频，蓝牙耳机转移到通话链接状态。
在通话链接状态，当动作识别模块110识别到一次有效的摇头动作发生时，控制芯片MCU 104通过自身PIO(2)口向蓝牙主芯片 106的PIO(2)口输出一个时长为0.5秒钟的高电平脉冲，蓝牙主芯片 106通过中断监测PIO(0)口引脚电平变化，判断接收到一次有效摇头动作发生的信息，同时根据当前为通话链接状态的判断，综合判定为佩戴者发出挂断通话的指令，随即蓝牙音频模块100发送一个AT控制命令+CKPD到音频网关AG，音频网关AG断开SCO链接和RFCOMM信道，使通话连接被释放，蓝牙耳机转移到空闲状态。当动作识别模块110识别到一次有效的点头动作发生时，控制芯片MCU 104通过自身PIO(0)口向蓝牙主芯片 106的PIO(0) 口输出一个时长为0.5秒钟的高电平脉冲，蓝牙主芯片 106通过中断监测PIO(0)口引脚电平变化，判断接收到一次有效点头动作发生的信息，同时根据当前为通话链接状态的判断，综合判定为佩戴者发出降低音量的指令，蓝牙音频模块100随即执行将通话音量降低一个档位。当动作识别模块110识别到一次有效的抬头动作发生时，控制芯片MCU 104通过自身PIO(1)口向蓝牙主芯片 106的PIO(1)口输出一个时长为0.5秒钟的高电平脉冲，蓝牙主芯片 106通过中断监测PIO(1)口引脚电平变化，判断接收到一次有效抬头动作发生的信息，同时根据当前为通话链接状态的判断，综合判定为佩戴者发出提高音量的指令，蓝牙音频模块100随即将通话音量提升一个档位。
在空闲状态，当动作识别模块110识别到一次有效的旋转头动作发生时，控制芯片MCU 104通过自身PIO(3)口向蓝牙主芯片 106的PIO(3)口输出一个时长为0.5秒钟的高电平脉冲，蓝牙主芯片 106通过中断监测PIO(3)口引脚电平变化，判断接收到一次有效旋转头动作发生的信息，同时根据当前为空闲状态的判断，综合判定为佩戴者发出拨打电话的指令，蓝牙音频模块100随即建立ACL链接，对音频网关AG进行SDP查询，打开与音频网关AG连接的RFCOMM信道，发送一个AT控制命令+CKPD到音频网关AG建立SCO音频连接，蓝牙耳机转移到呼叫状态。
Claims (6)
1.一种蓝牙耳机，其特征是：所述蓝牙耳机包括蓝牙音频模块、动作识别模块、电源模块和壳体；所述蓝牙音频模块包括蓝牙主芯片、天线、麦克风、扬声器；所述动作识别模块包括MEMS陀螺仪、控制芯片MCU；所述电源模块包括充电接口、锂电池、指示灯和电源开关键；
所述蓝牙耳机的动作识别模块读取MEMS陀螺仪采集的三轴旋转角速度数据，判定头部动作的运动轴和方向，并根据积分计算所得三轴的运动角度与角度阈值、动作时间与时间阈值的比较结果，识别头部动作的类别及有效性，包括右转头、左转头、抬头、点头、摇头、旋转头。
2.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机，其特征是：定义一个有效的头部动作在来电振铃状态具有接听来电的指令属性；在来电振铃状态，已定义具有接听来电指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行接听来电操作。
3.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机，其特征是：定义一个有效的头部动作在来电振铃状态具有拒绝接听的指令属性；在来电振铃状态，已定义具有拒绝接听指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行拒绝接听操作。
4.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机，其特征是：定义一个有效的头部动作在通话链接状态具有挂断通话的指令属性；在通话链接状态，已定义具有挂断通话指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行挂断通话操作。
5.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机，其特征是：定义一对方向相反的头部动作在通话链接状态具有调节通话音量的指令属性；在通话链接状态，已定义具有调节通话音量指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行升高或降低一个档位的音量。
6.根据权利要求1所述的一种蓝牙耳机，其特征是：定义一个有效的头部动作在空闲状态具有拨打电话的指令属性；在空闲状态，已定义具有拨打电话指令属性的有效头部动作被识别到发生一次时，所述蓝牙耳机执行拨打电话操作。
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