CN108733218A - 非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端及其控制方法，包括：触摸和显示模块、压力感应模块、振动反馈模块、主控芯片、电源组件，各模块分别与主控芯片电连接；触摸和显示模块包括触摸屏和显示屏，压力感应模块由多组压力感应组件构成，用于感受使用者在触摸屏上施加的压力；振动反馈模块包括振动器和压电驱动装置，主控芯片用于控制智能控制终端内各部件进行工作；电源组件采用锂电池，为智能控制终端内各部件供电。本发明帮助使用者在不用目视显示屏的情况下准确地进行触摸找准，确定定位，并通过压电式振荡器振动回馈，能体现出实体按动的键感，操作更加便捷，人机互动的用户体验更好。
Description
技术领域
本发明涉及智能遥控领域，尤其涉及到一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端及其控制方法。
背景技术
随着社会科技水平的提升，数码化和智能化在人们日常生活中的体现越来越深入，这在汽车、通信设备和家用电器上面都有所体现。智能，不但是相应设计者在工业技术上面的追求，也是为了给与使用者更加良好的人机互动体验。
目前的家用设备触摸式控制终端多数是由安装在平板电脑或手机上的应用程序来实现，这类产品的缺点是，在操作的时候，需要低头看屏幕显示内容，且一旦触摸到屏幕即触发该功能，使用者通常需要不断查看屏幕按键内容再进行操作，比如在控制电视等设备的时候，用户常常需要将注意力集中在电视屏幕上，在这种情况下，使用普通触摸控制终端的时候，用户需要将注意力在电视屏幕和触摸终端屏幕间反复切换，使用体验较差。而且，普通触摸控制终端的触感反馈上无法与传统实体按键相比。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端。本发明利用触摸屏凹陷或凸起的设计，配合压感和振动进行触摸屏盲操作，使使用者控制设备时不用再低头看触摸区域确认按压的位置；本发明极大改善触摸式控制终端的操控体验。本发明通过触摸区域定位、压力感应、振动反馈，模拟了传统物理按键的使用感受，实现使用者在触摸屏上常用按键的盲操作。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
根据本发明的一方面，本发明提供一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，包括：触摸和显示模块、压力感应模块、振动反馈模块、主控芯片、电源组件，各模块分别与所述主控芯片电性连接；
其中，所述触摸和显示模块包括触摸屏和显示屏，所述触摸屏与主控芯片连接并供使用者输入控制指令，所述显示屏用于显示控制界面；
所述压力感应模块由多组压力感应组件构成，多组所述压力感应组件均匀分布于触摸区域，用于感受使用者在触摸屏上施加的压力；
所述振动反馈模块包括振动器和压电驱动装置；所述主控芯片接收来自压力感应模块反馈的压力信号，并通过驱动所述压电驱动装置，进而触发所述振动器震动；所述振动器件迅速敲击显示屏，从而模拟使用者使用实体按键时的反馈体验；
所述电源组件采用锂电池，为控制装置内的各部件供电。
上述技术方案中，所述压力感应组件由压力传感器和运算放大器构成；或者，所述压力感应组件由应变片构成的惠斯登电桥电路和仪表放大器构成。
上述技术方案中，所述振动器采用压电式振动器；或者，所述振动器采用线性马达。
上述技术方案中，所述触摸屏采用电容式触摸屏，所述电容式触摸屏的正面采用凹陷或者凸起结构，帮助使用者在非目视的状态下快速定位到触摸屏上常用功能按钮区域。
上述技术方案中，所述主控芯片采用ARM Cortex-A53架构的芯片。
上述技术方案中，还包括WIFI模块、蓝牙组件、红外组件和无线充电组件，所述WIFI模块、所述蓝牙组件、所述红外组件和所述无线充电组件分别与主控芯片电性连接。
上述技术方案中，还包括中框，所述主控芯片安装在所述中框的后侧，所述触摸屏和显示屏安装在所述中框的前侧；所述振动器和压力感应组件安装在中框上，并位于显示屏与中框之间。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端的控制方法，根据上述的智能控制终端实现，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：使用者在触摸屏触摸定位到虚拟按键的位置，进行按压；
步骤S2：压力传感器感应触摸屏上的压力信号，将该压力信号进行处理再反馈给主控芯片；
步骤S3：判断主控芯片获取的压力信号数值是否大于使用者预设的按键激活压力阈值；
步骤S4：若主控芯片获取的压力信号数值大于压力阈值，虚拟按键的功能被激活，并通知主控芯片向压电驱动装置发出振动触发指令，执行步骤S5；若主控芯片获取的压力信号数值小于压力阈值，则判断为虚拟按键功能仅被按压，虚拟按键功能未被激活，则执行步骤S10；
步骤S5：压电驱动装置接收到指令后，触发振动器震动，振动器迅速敲击显示屏，从而实现模拟使用者使用实体按键时的反馈体验；
步骤S6：压力传感器持续感应触摸屏上的压力信号，将该压力信号进行处理再反馈给主控芯片；
步骤S7：判断主控芯片获取的压力信号数值是否小于压力阈值；
步骤S8：若主控芯片获取的压力信号数值小于压力阈值，通知主控芯片向压电驱动装置发出振动触发指令，执行步骤S9；若主控芯片获取的压力信号数值大于压力阈值，则执行步骤S6；
步骤S9：压电驱动装置接收到指令后，触发振动器震动，振动器迅速敲击显示屏，从而实现模拟使用者抬起实体按键时的反馈体验。
步骤S10：判断使用者手指是否仍接触触摸屏；
步骤11：若用户手指仍接触触摸屏，则执行步骤S2；若用户手指离开触摸屏，则结束进程。
上述技术方案中，所述压力传感器感应触摸屏上的压力信号，将该压力信号进行处理的步骤，是通过运算放大器将所述压力传感器的信号进行差分放大、滤波、数字信号转换后传给内部的微控制器，最后再经由I2C总线将信号协议传给主控芯片。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明构思新颖且设计合理，能够帮助使用者在不用目视显示屏的情况下准确地进行触摸找准，并通过振动器振动回馈，模拟出实体按键的使用体验，人机互动的用户体验更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1(a)和图1(b)分别为本发明的分解结构示意图；
图2为本发明的触摸屏智能控制终端的电路结构示意图；
图3为本发明的触摸屏智能控制终端的结构***示意图；
图4为本发明的触摸屏智能控制终端的控制方法示意图；
其中附图标记1-触摸和显示模块，2-压力感应模块，3-振动反馈模块，4-触摸屏，5-显示屏，6-压力传感器，7-振动器，8-锂电池，9-中框,10-PCB电路板，11-后壳体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1(a)和图1(b)分别为本发明的分解结构示意图；图2是本发明的电路结构示意图；结合图1(a)、图1(b)以及图2可知，本发明提供的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其包括：触摸和显示模块1、压力感应模块2、振动反馈模块3、主控芯片、电源组件，各模块分别与所述主控芯片电性连接；
如图2所示，本发明的触摸和显示模块1包括触摸屏和显示屏，所述触摸屏与主控芯片连接并供使用者输入控制指令，所述显示屏用于显示控制界面；
在本发明的具体实施例中，本发明的显示屏可以选择LED显示屏或者LCD显示屏，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，在此不再赘述。
本发明的触摸屏采用电容式触摸屏，所述电容式触摸屏的正面采用凹陷或者凸起结构，帮助使用者在非目视的状态下快速定位到触摸屏上常用功能按钮区域。
众所周知，在电场作用下，可以引起电介质中带电粒子的相对位移而发生极化。但在某些电介质晶体中，也可以通过纯粹的机械作用，例如：拉压力、压应力、切应力等而发生极化，并导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外力成比例。压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。因此，在对要求使用低频振动时，可利用逆压电效应进行振动。
如图2所示，本发明的振动反馈模块3包括振动器和压电驱动装置。主控芯片接收来自压力感应模块2传输的信号，并通过驱动振动反馈模块3的压电驱动装置，进而触发所述振动反馈模块3的振动器震动；压电驱动装置接收到来自主控芯片的驱动指令后，触发一次所述振动器震动，振动器件迅速敲击显示屏，并发出“哒哒”的声音，模拟使用者使用实体按键时的反馈体验。
本发明的振动器振动时可以瞬时达到最大形变，敲击屏幕，振动反馈清晰干脆，可以真实模拟实体按键的操作体验。
本发明的振动器采用压电式振动器。压电式振动器是具有陶瓷基底部件和粘接在基底部件上下两面的一对金属弹片组成的压电振动片。压电式振动器与现有的利用偏心距的振动器相比，使用压电元件的振动器具有诸如对于各种频率操控性好且响应速度高的优点。当然，本领域技术人员可根据实际需要选择其他类型的振动器。本发明的振动器还可替代采用线性马达，高加速度的线性马达可以在短时间内完成一个振动周期，从而实现足够短促和强烈的振动效果，避免普通马达的嗡嗡声。
本发明的压电振动器包括压电陶瓷层以及分别位于压电陶瓷层上下表面并与压电陶瓷层电性连接的电极层。当压电振动器工作时，压电陶瓷层的上下表面的电极层分别带不同的电势，通常为一个正电势和一个副电势，两个电极层之间具有电势差，由于压电陶瓷层与之均进行电性连接，这样就可以使两个电极层在压电效应的作用下产生变形振动。在本实施方式中，所述压电陶瓷层和电极层的数量可以根据产品的厚度和需要的振动强度自行设计。
本发明的电源组件采用锂电池，为装置内各部件供电。在本发明具体实施例中，本发明还设置有电子开关，电子开关与触摸屏的虚拟按键相连，用于在按键的控制下切换地导通和断开，所述电子开关还连接在所述电源组件和主控芯片的电源输入端之间，用于切换地控制所述电池向智能控制终端内部的主控芯片和其他各模块供电。
需要说明的是，本发明的压力感应模块2用来感受外部触屏的操作，本发明的压力感应模块2由多组压力感应组件构成，多组所述压力感应组件均匀分布于触摸区域，用于感受使用者在触摸屏上施加的压力；本发明的压力感应组件由压力传感器和运算放大器构成，所述压力传感器通过所述运算放大器与所述主控芯片电性连接，所述运算放大器选择运算放大器。本发明的运算放大器型号可以选择品牌Atmel、型号ATSAMD10D14A-UUT，焊盘数量为20的晶圆片级芯片规模封装(WLCSP封装)的运算放大器。它是一个低功耗，多功能的微处理器。其内部集成12bit，350Ksps采样率的ADC，拥有0.5倍至16倍的可编程放大。特别适合用于传感器微弱信号的放大和采集。此外，本领域技术人员根据需要可以选择任何类型的运算放大器，能实现上述功能即可。本发明对此不做任何限定。
可替代的是，本发明的压力感应组件由应变片构成的惠斯登电桥电路和仪表放大器构成。该实施例中的电路和其他部件都为本领域的现有技术，本领域技术人员可根据实际需要选择相应产品型号实现。
本发明的主控芯片采用ARM Cortex-A53架构的芯片，本发明亦可采用其他型号的芯片，本发明对此不做限定。此外，本发明还包括WIFI模块、蓝牙组件、红外组件和无线充电组件，WIFI模块、所述蓝牙组件、红外组件和无线充电组件分别与主控芯片电性连接。示例性地，本发明的红外组件当智能控制终端按下虚拟按键时，本发明的红外组件当智能控制终端按下虚拟按键时，通过串口连接发出数据，再通过相关红外电路将数据转换为红外信号通过红外二极管发出。这些模块都为本领域的现有技术，本发明对此不再一一赘述。
图3为本发明的触摸屏智能控制终端的结构***示意图；本发明还包括中框9，中框9的后侧设置有PCB电路板10，主控芯片集成在PCB电路板10上，触摸屏4和显示屏5安装在所述中框9的前侧；所述振动器7和压力感应组件中的压力传感器6安装在中框上，并位于显示屏5与中框9之间。在中框9的后侧还设置有锂电池8和后壳体11。本发明的部分结构没显示在本发明的附图中。
如图4所示，本发明非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端的控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：使用者借助触摸屏上的凹陷或者凸起定位到触摸屏虚拟按键的位置，然后进行按压；本发明的触摸屏的正面采用凹陷或者凸起结构，帮助使用者在非目视显示屏的状态下快速定位到触摸屏上常用功能按钮区域。
步骤S2：虚拟按键在接收到手指按压事件时，压力传感器感应开始感应及持续检测触摸屏上的压力信号，并将其检测到的压力信号输出到运算放大器中；运算放大器将压力传感器检测到的压力信号进行处理反馈给主控芯片；具体地，本发明的运算放大器将压力传感器的信号进行差分放大、滤波、数字信号转换后传给内部的微控制器，最后再经由I2C总线将信号协议传给主控芯片。
本发明的具体实施例中，运算放大器可选择选择品牌Atmel、型号ATSAMD10D14A-UUT。
步骤S3：判断主控芯片获取的压力信号数值是否大于使用者预设的按键激活压力阈值。本发明的使用者可以预设低、中、高三级不同的按键激活压力值。本领域技术人员可根据需要进行设定压力阈值。
步骤S4：若主控芯片获取的压力信号数值大于压力阈值，也即压力满足激活条件，***判断使用者已按下虚拟按键，则该虚拟按键功能被激活，并通知主控芯片向振动反馈模块中的压电驱动装置发出振动触发指令，执行步骤S5；若主控芯片获取的压力信号数值小于压力阈值，则判断为虚拟按键功能仅被按压，虚拟按键功能未被激活，则返回执行步骤S10；
步骤S5：压电驱动装置接收到指令后，触发振动器震动，振动器迅速敲击显示屏，从而实现模拟使用者使用实体按键时的反馈体验；
步骤S6：压力传感器持续感应及检测触摸屏上的压力信号，将该压力信号经由运算放大器进行处理，再反馈给主控芯片。具体地，本发明的运算放大器将压力传感器的信号进行差分放大、滤波、数字信号转换后传给内部的微控制器，最后再经由I2C总线将信号协议传给主控芯片。
步骤S7：判断主控芯片获取的压力信号数值是否小于压力阈值；
步骤S8：若主控芯片获取的压力信号数值小于压力阈值，则判断用户手指已抬起，并通知主控芯片向压电驱动装置发出振动触发指令，执行步骤S9；若主控芯片获取的压力信号数值大于压力阈值，则返回执行步骤S6；
步骤S9：压电驱动装置接收到指令后，触发振动器再次震动，振动器迅速敲击显示屏；从而实现模拟使用者抬起实体按键时的反馈体验；
步骤S10：再判断使用者手指是否仍接触触摸屏，通过压力传感器感应触摸屏上的压力信号；
步骤11：若用户手指仍接触触摸屏，则执行步骤S2；若用户手指离开触摸屏，则结束进程。
本发明构思新颖且设计合理，能够帮助使用者在不用目视显示屏的情况下准确地进行触摸找准，并通过振动器振动回馈，模拟出实体按键的使用体验，人机互动的用户体验更好。
本发明非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端可以是一种控制多个家居电器等多媒体电子设备的遥控器。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，包括：触摸和显示模块、压力感应模块、振动反馈模块、主控芯片、电源组件，各模块分别与所述主控芯片电性连接；
其中，所述触摸和显示模块包括触摸屏和显示屏，所述触摸屏与主控芯片连接并供使用者输入控制指令，所述显示屏用于显示控制界面；
所述压力感应模块由多组压力感应组件构成，多组所述压力感应组件均匀分布于触摸区域，用于感受使用者在触摸屏上施加的压力；
所述振动反馈模块包括振动器和压电驱动装置；
所述主控芯片接收来自压力感应模块反馈的压力信号，并通过驱动所述压电驱动装置，进而触发所述振动器震动；所述振动器件迅速敲击显示屏，从而模拟使用者使用实体按键时的反馈体验。
2.根据权利要求1所述的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，所述压力感应组件由压力传感器和运算放大器构成；或者，
所述压力感应组件由应变片构成的惠斯登电桥电路和仪表放大器构成。
3.根据权利要求1所述的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，所述振动器采用压电式振动器；或者，所述振动器采用线性马达。
4.根据权利要求1所述的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，所述触摸屏采用电容式触摸屏，所述电容式触摸屏的正面采用凹陷或者凸起结构，帮助使用者在非目视的状态下快速定位到触摸屏上常用功能按钮区域。
5.根据权利要求1所述的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，所述主控芯片采用ARM Cortex-A53架构的芯片。
6.根据权利要求1所述的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，还包括WIFI模块、蓝牙组件、红外组件和无线充电组件，所述WIFI模块、所述蓝牙组件、所述红外组件和所述无线充电组件分别与主控芯片电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端，其特征在于，还包括中框，所述主控芯片安装在所述中框的后侧，所述触摸屏和显示屏安装在所述中框的前侧；所述振动器和压力感应组件安装在中框上，并位于显示屏与中框之间。
8.一种非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端的控制方法，根据权利要求1-7中任意一项所述的智能控制终端实现，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：使用者在触摸屏触摸定位到虚拟按键的位置，进行按压；
步骤S2：压力传感器感应触摸屏上的压力信号，将该压力信号进行处理再反馈给主控芯片；
步骤S3：判断主控芯片获取的压力信号数值是否大于使用者预设的按键激活压力阈值；
步骤S4：若主控芯片获取的压力信号数值大于压力阈值，虚拟按键的功能被激活，并通知主控芯片向压电驱动装置发出振动触发指令，执行步骤S5；若主控芯片获取的压力信号数值小于压力阈值，则判断为虚拟按键功能仅被按压，虚拟按键功能未被激活，则执行步骤S10；
步骤S5：压电驱动装置接收到指令后，触发振动器震动，振动器迅速敲击显示屏，从而实现模拟使用者使用实体按键时的反馈体验；
步骤S6：压力传感器持续感应触摸屏上的压力信号，将该压力信号进行处理再反馈给主控芯片；
步骤S7：判断主控芯片获取的压力信号数值是否小于压力阈值；
步骤S8：若主控芯片获取的压力信号数值小于压力阈值，通知主控芯片向压电驱动装置发出振动触发指令，执行步骤S9；若主控芯片获取的压力信号数值大于压力阈值，则执行步骤S6；
步骤S9：压电驱动装置接收到指令后，触发振动器震动，振动器迅速敲击显示屏，从而实现模拟使用者抬起实体按键时的反馈体验；
步骤S10：判断使用者手指是否仍接触触摸屏；
步骤11：若用户手指仍接触触摸屏，则执行步骤S2；若用户手指离开触摸屏，则结束进程。
9.根据权利要求8所述的非目视情况下可操作的触摸屏智能控制终端的控制方法，其特征在于，所述压力传感器感应触摸屏上的压力信号，将该压力信号进行处理的步骤，是通过运算放大器将所述压力传感器的信号进行差分放大、滤波、数字信号转换后传给内部的微控制器，最后再经由I2C总线将信号协议传给主控芯片。
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