CN107942833A - 一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法，所述手表包括：时钟模块，用于提供时钟频率；电池模块，用于给其他模块提供电能；控制模块，用于实时获取所述时钟模块的时钟信号，产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号；触摸感知显示模块，用于在所述控制模块的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间，本发明使用户能够实现通过触摸感知来获知时间，且不受外界环境因素的限制。

Description

一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法

技术领域

本发明涉及可穿戴设备领域，特别是涉及一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法。

背景技术

手表在日常生活中随处可见，方便，美观的特性使得其成为人们生活中的一部分。传统的手表一般有指针，表盘，来显示时间，电子手表则是通过显示数字来显示时间，然而两者都需要人眼去观看来获知时间，这显然对于视觉有障碍的人群来说是不可行的。虽然现在市场上出现了可以语音播报的供视觉障碍人群使用的电子手表，但嘈杂或者宁静等环境的制约使得其使用的场合具有局限性。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法，以使用户能够实现通过触摸感知来获知时间，不受外界环境因素的限制，其采用三圈凸点的方式能够实现用熟悉的传统指针手表计算时间的方法来触摸感知时间，免除语音播报的局限性，也可以通过观察获知时间，同样适用于正常人，适用场合不受限制。

为达上述及其它目的，本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，包括：

时钟模块，用于提供时钟频率；

电池模块，用于给其他模块提供电能；

控制模块，用于实时获取所述时钟模块的时钟信号，产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号；

触摸感知显示模块，用于在所述控制模块的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间。

进一步地，所述凸点式触觉手表还包括电量反馈模块，所述控制模块实时获取所述电池模块的电量检测信号，产生驱动所述电量反馈模块的驱动信号，所述电量反馈模块在所述控制模块的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知电量信息。

进一步地，所述控制模块包括：

计时单元，用于根据所述时钟模块的时钟信号以一秒为一个计时单位进行计时，产生时间信号传送至译码单元；

电量检测单元，用于实时检测所述电池模块的电量，并将结果给译码模块，以实现所述电池模块的电量反馈；

译码单元，用于将所述计时单元的时间信号和所述电量检测单元的电量检测信号产生用于驱动所述触摸感知显示模块和电量反馈模块的磁体小点的驱动信号。

进一步地，所述凸点式触觉手表还包括输入模块，用于获取外部的输入信息并传送至控制模块。

进一步地，所述输入模块包括输入端以及按键部分，所述输入端用于连接外部设备以获得相应的信息，所述按键部分用于通过触摸按键产生相应的输入信息。

进一步地，所述控制模块还包括：

外部端口状态检测模块，用于检测所述输入模块的输入端状态；

按键检测模块，用于检测所述输入模块按键部分的按键状态。

进一步地，所述计时单元还可用于在按键按下后进行预设时间的倒计时，并于倒计时结束时产生一个关闭驱动的信号至所述所述控制模块。

进一步地，所述触摸感知显示模块包括三圈大小不一的、可以上下活动的磁体小点及对应位置开孔的表盘以及用于驱动磁体小点的三组线圈。

进一步地，所述电量反馈模块包括一组可以上下活动的磁体小点和用于驱动磁体小点的线圈。

为达到上述目的，本发明还提供一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的实现方法，包括如下步骤：

步骤一，实时获取计时单元根据时钟模块产生的时间信号；

步骤二，根据获得的时间信号产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号；

步骤三，在所述驱动信号驱动下，利用触摸感知显示模块通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间。

与现有技术相比，本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法根据获得的时间信号产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号，并在驱动信号驱动下，利用触摸感知显示模块使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间，实现了通过触摸感知来获知时间，且不受外界环境因素的限制，本发明采用三圈凸点的方式能够实现用熟悉的传统指针手表计算时间的方法来触摸感知时间，免除语音播报的局限性，也可以通过观察获知时间，同样适用于正常人，适用场合不受限制。

附图说明

图1为本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的***架构图；

图2为本发明具体实施例中控制模块103的细部结构图；

图3为本发明具体实施例之凸点式触觉手表的结构示意图；

图4为本发明具体实施例之基于电磁驱动的凸点式触觉手表的外观示意图；

图5为本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的实现方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的***架构图。如图1所示，本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，包括：

时钟模块101，用于提供时钟频率；

电池模块102，用于给该触觉手表的其他模块提供电能；

控制模块103，用于实时获取时钟模块101的时钟信号，产生驱动触摸感知显示模块104和电量反馈模块105的驱动信号，优选地，控制模块103还实时获取电池模块102的电量检测信号，并产生驱动电量反馈模块105的驱动信号。在本发明具体实施例中，控制模块103可采用微控制器模块，具体地，可采用FPGA器件实现。

触摸感知显示模块104，用于在控制模块103的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间。在本发明具体实施例中，触摸感知显示模块104包括三圈大小不一的可以上下活动的磁体小点及对应位置开孔的表盘和用于驱动磁体小点的三组线圈。

优选地，本发明之基于电磁驱动的凸点式触觉手表还包括电量反馈模块，用于在控制模块103的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知电量信息。在本发明具体实施例中，电量反馈模块包括一组4个可以上下活动的磁体小点和用于驱动磁体小点的线圈，当然磁体小点的个数不以此为限。

优选地，本发明之基于电磁驱动的凸点式触觉手表还包括输入模块，用于获取输入信息，并传送至控制模块103，在本发明具体实施例中，输入模块包括输入端或者是按键部分，对于输入端，可用于连接外部设备以获得相应的信息，例如上位机(如计算机)或是电源，如果连接的是上位机，则可根据上位机的时间进行校时并控制外部电源为电池模块102安全充电，如果连接的是电源则仅控制外部电源为电池模块25安全充电，对于按键部分，使用者则可以通过触摸按键产生相应的输入信息以对手表进行控制。

图2为本发明具体实施例中控制模块103的细部结构图。如图2所示，控制模块103具体包括：

计时单元1031，用于根据时钟模块101的时钟信号以一秒为一个计时单位进行计时，产生时间信号传送至译码单元1033，优选地，计时单元1031还可用于在按键按下后进行预设时间的倒计时，例如进行2分钟的倒计时；

电量检测单元1032，用于实时检测电池模块102的电量，并将结果给译码模块，以实现电池模块102的电量反馈；

译码单元1033，用于将计时单元1031的时间信号和电量检测单元1032的电量检测信号产生用于驱动触摸感知显示模块104和电量反馈模块的磁体小点的驱动信号。

优选地，控制模块103还包括：

外部端口状态检测模块，用于检测输入模块的输入端状态；

按键检测模块，用于检测输入端模块的按键状态。

图3为本发明具体实施例之凸点式触觉手表的结构示意图。在本发明具体实施例中，凸点式触觉手表包括表带(未示出)、表壳，所述表壳为圆形，内部设置有：包括壳体21，所述壳体内部设置有：微控制器模块22、电量反馈模块23、触摸感知显示模块24、电池模块25以及时钟模块26；时钟模块26输出端与微控制器模块22输入端相连，用于提供时钟频率，微控制器模块22输出端分别与电量反馈模块23和触摸感知显示模块24输入端相连，用于控制时间输出并发出时间以及电量状态驱动信号，并驱动驱动信号对应的时间点处的磁体小点凸起。

壳体21外部设置有输入端211、按键212；微控制器模块22分别与输入端211、按键212相连，用于检测输入端211、按键212的状态并做出相应动作。

本实施例中，微控制器模块为FPGA器件。

本实施例中，微控制器模块内部设置有计时单元，译码单元、电量检测单元、外部端口状态检测模块以及按键检测模块，计时单元一方面用于将时钟信号分频以一秒为一个计时单位进行计时，另一方面用于在按键按下后进行2分钟倒计时，译码单元用于将时间信号和电量检测信号转换为用来驱动磁体小点的信号，电量检测单元用于实时检测电池模块电量，并将结果给译码单元，实现电量反馈。外部端口状态检测模块用于检测输入端状态；按键检测模块用于检测按键状态。

本实施例中，触摸感知显示模块24包括三圈大小不一的可以上下活动的磁体小点及对应位置开孔的表盘和用于驱动磁体小点的三组线圈，电量反馈模块23包括一组4个可以上下活动的磁体小点和用于驱动磁体小点的线圈，电池模块为锂电池，时钟模块为4MHz晶振，但不以此为限。

图4为本发明具体实施例之基于电磁驱动的凸点式触觉手表的外观示意图。在本发明具体实施例中，触摸感知显示模块24包括三圈大小不一、以手表表盘中心为中心的、可以上下活动的磁体小点及对应位置开孔的表盘和用于驱动磁体小点的三组线圈，每圈磁体小点作为一磁体小点组，其中一个磁体小点组表示“时”，其包括12个磁体小点，另两个磁体小点组分别表示“分”，其中一组包括12个磁体小点，表示5、10、15、20….60分，即相邻磁体小点之间表示间隔为5，另一组包括5个磁体小点，用于表示间隔为5分钟的间隔中的每分钟，每个磁体小点由一线圈驱动，具体地说，触摸感知显示模块包括用于驱动磁体小点的三组共计12+12+5＝29个线圈，如图4所示，磁体小点组2对应“时”，磁体小点组1对应5、10、15、20….60分，磁体小点组3则对应间隔为5的每分，具体地，当译码模块获得的时间信号时，根据时间信号具体到几时几分时，所对应“时”磁体小点组2和“分”磁体小点组1以及“分”磁体小点组3中对应的磁体小点就会凸起，例如，时间是5：41PM，则“时”磁体小点组2中的表示5时的磁体小点凸起，“分”磁体小点组1中表示40分的磁体小点凸起，“分”磁体小点组II 3中从顶端顺时针第1个磁体小点凸起。

电量反馈模块23包括一组4个可以上下活动的磁体小点和用于驱动磁体小点的线圈(当然个数可以不限)以通过凸起的个数表示当前的电量，该四个磁体小点成为磁体小点组4，在本发明具体实施例中，电量反馈模块23可设置于表体的侧边，但不以此为限。具体地说，磁体小点组4中，当电量剩余75％～100％时，四个磁体小点全部凸起；当电量剩余50％～75％时，顺时针第一个点不凸起，其他三个全部凸起；当电量剩余25％～50％时，顺时针第一、二个点不凸起，其它两个凸起；当电量剩余0～25％时，顺时针第一、二、三个点不凸起，最后一个凸起。

以下将配合图3和图4说明本发明之凸点式触觉手表的工作原理：

当检测到按键212状态改变后，微控制器模块22立即输出当前时间的驱动信号用于表示时间，具体实施过程如下：时钟模块26为微控制器模块22提供时钟频率用于计时，微控制器模块22将当前时间点的驱动信号经过译码模块转换为用于给线圈通电的“0”和“1”传递给触摸感知显示模块24，触摸感知显示模块24工作，将传递过来的驱动信号所对应的时间分别在“时”磁体小点组2、“分”磁体小点组1、“分”磁体小点组3中代表时和分的磁体小点下面的线圈通电，通电原理为：当端口输出1的信号给线圈时，线圈正绕产生与磁体磁性相同的磁性，根据同性相斥，磁体小点下方线圈对磁体小点产生排斥力，推动磁体小点凸起，不凸起的点使线圈通电反绕产生与磁体磁性相反的的磁性，异性相吸，线圈对磁体小点产生吸引力，使得小点不会凸起和活动且不会影响触摸，达到显示微控制器模块22所输出的驱动信号所对应的时间的效果，同时，进行2分钟倒计时并检测各模块的状态并将电池模块25剩余储能通过电量反馈磁体小点组213凸起状态实时反馈给用户；若倒计时2分钟结束则关闭驱动开关，驱动信号不会传递给触摸感知显示模块24，此时不显示时间，若在倒计时期间又有按键按下，则重置2分钟倒计时。具体地，微控制模块22对触摸感知显示模块24和电量反馈模块25的控制如下：

(1)设置时钟按秒计时，进行时、分、秒计数，时按24进制计数，分、秒按60进制计数；

(2)将时、分计时结果分别转换为12位和12，5位的二进制数；检测电池剩余电量，并将剩余电量结果转化为4位二进制码；

(3)判断按键是否按下，若按下则同时进入(4)、(5)；若没有按下则依次进入(1)、(2)；

(4)计时2分钟，若2分钟没有按键按下则执行(6)；若2分钟内有按键按下，重复本操作；

(5)将(2)中的二进制码驱动信号输出驱动线圈；

(6)中止将(2)中的二进制码驱动信号输出驱动线圈。。

当检测到输入端211被使用时，微控制器模块22则判断连接的外部设备是计算机还是电源，如果连接的是计算机，则根据计算机的时间进行校时并控制外部电源为电池模块25安全充电，如果连接的是电源则仅仅控制外部电源为电池模块25安全充电。

若在按键212状态改变后2分钟内没有外部信号动作，则微控制器模块22驱动信号总开关关闭，以节省电量，减少电量使用；电池模块25输出端与微控制器模块22输入端相连，用于给微控制器模块22供能，并给电磁驱动提供动力。微控制器模块22和时钟模块26均设置在PCB板上。PCB板上设置有开关，用于启动和终止电路工作。

本发明中微控制器模块用来进行计时、各个模块的状态检测、判断用户进行的操作，并做出相应反应，以满足电子触摸手表的日常使用需求，且能够支持更多的功能扩展，能够更好地满足使用者的需求，并在无操作2分钟自动关闭，不损耗多余电量，极大延长了电池的续航时间，节约成本，方便高效。

图5为本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的实现方法的步骤流程图，如图5所示，本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的实现方法，包括如下步骤：

步骤501，实时获取计时单元根据时钟模块产生的时间信号；优选地，于步骤501中，还实时获取电池模块的电量检测信号；

步骤502，根据获得的时间信号产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号；优选地，于步骤502中，还根据获得的电量检测信号产生驱动电量反馈模块的驱动信号

步骤503，在驱动信号驱动下，利用触摸感知显示模块通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间。优选地，于步骤503中，还利用电量反馈模块在驱动信号的驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知电量信息。

优选地，于步骤502之前，还包括如下步骤：

检测是否获得按键信息；

若检测获得按键信息，则计时单元进行启动倒计时；

若在倒计时预设时间结束没有检测到按键按下，则输出关闭驱动信号，否则返回计时单元启动重置倒计时。

优选地，于步骤503中，触摸感知显示模块包括三圈大小不一、以手表表盘中心为中心的、可以上下活动的磁体小点及对应位置开孔的表盘和用于驱动磁体小点的三组线圈，每圈磁体小点作为一磁体小点组，其中一个磁体小点组表示“时”，其包括12个磁体小点，另两个磁体小点组分别表示“分”，其中一组包括12个磁体小点，表示5、10、15、20….60分，即相邻磁体小点之间表示间隔为5分钟，另一组包括5个磁体小点，用于表示间隔为5分钟的间隔中的每分钟，每个磁体小点由一线圈驱动，具体地说，触摸感知显示模块包括用于驱动磁体小点的三组共计12+12+5＝29个线圈，具体地，当获得时间信号时，根据时间信号具体到几时几分时，产生相应的驱动信号使得触摸感知显示模块所对应“时”磁体小点组2和“分”磁体小点组1，“分”磁体小点组3中对应的磁体小点凸起，例如，时间是5：41PM，则产生驱动信号使“时”磁体小点组2中的表示5时的磁体小点凸起，“分”磁体小点组1中表示40分的磁体小点凸起，“分”磁体小点组3中从顶端顺时针第1个磁体小点凸起。电量反馈模块包括一组4个可以上下活动的磁体小点和用于驱动磁体小点的线圈(当然个数可以不限)以通过凸起的个数表示当前的电量，该四个磁体小点成为磁体小点组4，具体地说，当根据电量检测信号判断电量剩余75％～100％时，产生驱动信号使四个磁体小点全部凸起；当根据电量检测信号判断电量剩余50％～75％时，则产生驱动信号使顺时针方向的第一个点不凸起，其他三个全部凸起；当根据电量检测信号判断电量剩余25％～50％时，则产生驱动信号使顺时针方向的第一、二个点不凸起，其它两个凸起；当根据电量检测信号判断电量剩余0～25％时，则产生驱动信号使顺时针方向的第一、二、三个点不凸起，最后一个凸起。

优选地，所述方法还包括：

若检测到按键状态改变后预设时间内(如2分钟)没有外部信号动作，则驱动信号总开关关闭，以节省电量，减少电量使用。

优选地，所述方法还包括：

当检测到输入模块的输入端被使用时，判断连接的外部设备是上位机(例如计算机)还是电源，如果连接的是上位机，则根据上位机的时间进行校时并控制外部电源为电池模块安全充电，如果连接的是电源则仅控制外部电源为电池模块安全充电。

综上所述，本发明一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表及其实现方法根据获得的时间信号产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号，并在驱动信号驱动下，利用触摸感知显示模块使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间，实现了通过触摸感知来获知时间，且不受外界环境因素的限制，本发明采用三圈凸点的方式能够实现用熟悉的传统指针手表计算时间的方法来触摸感知时间，免除语音播报的局限性，也可以通过观察获知时间，同样适用于正常人，适用场合不受限制。

本发明具有如下优点：

1.本发明采用磁体小点触摸感知显示时间的方式而不是使用指针显示的方式，可以供视觉障碍人群使用来获知时间，且同样适用于正常人；

2.本发明采用壳体外测磁体小点凸起的方式反馈给用户电池模块的剩余电量，方便实用；

3.本发明利用电磁原理实现磁体小点的驱动，结构牢固，并且外观时尚新颖；

4.本发明表盘设计新颖，采用三圈触摸的方式实现相对于一般触摸手表更精确的时间获知。

5.本发明利用上位机自动实现校时，免除人为校时的不便且不易出错。

6.本发明在一段时间不使用时，可关闭电磁驱动，节省电量，续航更久。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，包括：

时钟模块，用于提供时钟频率；

电池模块，用于给其他模块提供电能；

控制模块，用于实时获取所述时钟模块的时钟信号，产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号；

触摸感知显示模块，用于在所述控制模块的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间。

2.如权利要求1所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于：所述凸点式触觉手表还包括电量反馈模块，所述控制模块实时获取所述电池模块的电量检测信号，产生驱动所述电量反馈模块的驱动信号，所述电量反馈模块在所述控制模块的驱动信号驱动下，通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知电量信息。

3.如权利要求2所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于，所述控制模块包括：

计时单元，用于根据所述时钟模块的时钟信号以一秒为一个计时单位进行计时，产生时间信号传送至译码单元；

电量检测单元，用于实时检测所述电池模块的电量，并将结果给译码模块，以实现所述电池模块的电量反馈；

译码单元，用于将所述计时单元的时间信号和所述电量检测单元的电量检测信号产生用于驱动所述触摸感知显示模块和电量反馈模块的磁体小点的驱动信号。

4.如权利要求3所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于：所述凸点式触觉手表还包括输入模块，用于获取外部的输入信息并传送至控制模块。

5.如权利要求4所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于：所述输入模块包括输入端以及按键部分，所述输入端用于连接外部设备以获得相应的信息，所述按键部分用于通过触摸按键产生相应的输入信息。

6.如权利要求5所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于，所述控制模块还包括：

外部端口状态检测模块，用于检测所述输入模块的输入端状态；

按键检测模块，用于检测所述输入模块按键部分的按键状态。

7.如权利要求6所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于：所述计时单元还可用于在按键按下后进行预设时间的倒计时，并于倒计时结束时产生一个关闭驱动的信号至所述所述控制模块。

8.如权利要求1所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于：所述触摸感知显示模块包括三圈大小不一的、可以上下活动的磁体小点及对应位置开孔的表盘以及用于驱动磁体小点的三组线圈。

9.如权利要求2所述的一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表，其特征在于：所述电量反馈模块包括一组可以上下活动的磁体小点和用于驱动磁体小点的线圈。

10.一种基于电磁驱动的凸点式触觉手表的实现方法，包括如下步骤：

步骤一，实时获取计时单元根据时钟模块产生的时间信号；

步骤二，根据获得的时间信号产生驱动触摸感知显示模块的驱动信号；

步骤三，在所述驱动信号驱动下，利用触摸感知显示模块通过使可以上下活动的磁体小点凸起以便使用者通过触摸感知来获知时间。