CN108735128A - 基于手势控制的博物馆自助讲解*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,包含相互分离的主机和从机;所述主机包括Master微处理器模块、超声波测距传感器、主机WIFI模块;所述超声波测距传感器、主机WIFI模块均与Master微处理器模块相连;所述从机包括Slave微处理器模块、红外人体传感器、从机WIFI模块和语言播报模块;所述红外人体传感器、从机WIFI模块和语言播报模块均与Slave微处理器模块相连;所述主机WIFI模块和从机WIFI模块通过WIFI进行无线通讯。本发明创造性地采用了红外和超声波两种传感器,旨在使两者的采样性能互补,为单片机提供更多的信息,提高***在复杂情况下精确性。
Description
技术领域
本发明涉及红外和超声波传感器装置技术领域,具体涉及一种基于手势控制的博物馆自助讲解***。
背景技术
传统博物馆主要采用文字或讲解员的方式对文物进行讲解,方式过于单一;随着科技发展,部分博物馆采用了便携式导览机结合射频技术自动讲解的方式,但由于成本过高,一般需要收取一定费用,不具有普及性。而本申请则将会把语音讲解与传感器技术相结合,使得参观者可以通过手势的方式实现文物的自主讲解,对加强博物馆的传播与交流、提高节约成本有着重要意义。
发明内容
针对上述背景,本发明提供了一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,该***主要分为主机和从机两部分。主机置于展品或文物附近,用于人体检测和讲解语音播报,从机置于文物正上方,通过超声波模块对参观者手势进行检测,并将所得数据发送到主机进行处理。主机接受信号后,结合人体检测模块结果,决定是否播报讲解。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案如下:一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,包含相互分离的主机和从机;
所述主机包括Master微处理器模块、超声波测距传感器、主机WIFI模块;所述超声波测距传感器、主机WIFI模块均与Master微处理器模块相连;
所述从机包括Slave微处理器模块、红外人体传感器、从机WIFI模块和语言播报模块;所述红外人体传感器、从机WIFI模块和语言播报模块均与Slave微处理器模块相连;
所述主机WIFI模块和从机WIFI模块通过WIFI进行无线通讯。
进一步的,所述Master微处理器模块包括单片机芯片U1,晶振X1,电容C1、C2、C3、C4,按键开关RST,电阻R1、R2,电源插座P2;电源插座P2的电源输入端口与外部5V电源正极相连,电源插座P2的接地端与外部电源负极相连,晶振X1的一端、电容C3的一端以及电阻R2的一端相连后与单片机芯片U1的第一外部时钟输入端口连接,晶振X1的另一端、电容C4的一端以及电阻R2的另一端相连后与单片机芯片U1的第二外部时钟输入端口连接,电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地;电阻R1的一端与电源插座P2的电源输入端口相连,电阻R1的另一端、按键开关RST的一端以及电容C1的一端均与单片机芯片U1的复位端口相连,电容C1的另一端、按键开关RST的另一端均接地;电容C2的一端与电源插座P2的电源输入端口相连,另一端与单片机芯片U1的电容引脚相连;单片机芯片U1的电源正极端口与电源插座P2的电源输入端口相连,单片机芯片U1的接地端口与电源插座P2的接地端相连。
进一步的,所述超声波测距模块包括超声波测距插座P3和超声波距离传感器;超声波距离传感器与超声波测距插座P3相连;超声波测距插座P3的接地端口接地,超声波测距插座P3的电源输入端口与电源插座P2的电源输入端口相连,超声波测距插座的信号端口与单片机芯片U1的超声波测距信号端连接。
进一步的,所述主机WIFI模块包括WIFI插座P1和与WIFI插座P1相连的第一WIFI模块;WIFI插座P1的电源输入端口、接地端口、信号接收端与信号发送端分别与电源插座P2的电源输入端口、电源插座P2的接地端、单片机芯片U1的信号发送端与信号接收端相连。
进一步的,所述Slave微处理器模块包括单片机芯片U2,晶振X2,电容C5、C6、C7、C8,按键开关RST,电阻R3、R4,电源插座P4、P5、P6、P7;电源插座P5的电源输入端口与外部5V电源正极相连,电源插座P5的接地端与外部电源负极相连,晶振X2的一端、电容C7的一端以及电阻R4的一端相连后与单片机芯片U2的第一外部时钟输入端口连接,晶振X2的另一端、电容C8的一端以及电阻R4的另一端相连后与单片机芯片U2的第二外部时钟输入端口连接,电容C7另一端和电容C8的另一端均接地;电阻R3的一端与电源插座P5的电源输入端口相连,电阻R3的另一端、按键开关RST的一端以及电容C5的一端均与单片机芯片U2的复位端口相连,电容C5的另一端和按键开关RST的另一端均接地,单片机芯片U2的电源正极端口与电源插座P5的电源输入端口相连,单片机芯片U2的接地端口接电源插座P5的接地端。
进一步的,所述从机WIFI模块包括WIFI插座P4和与WIFI插座P4相连的第二WIFI模块;WIFI插座P4的电源输入端口、接地端口、信号接收端与信号发送端分别与电源插座P5的电源输入端口、电源插座P5的接地端、单片机芯片U2的信号发送端与信号接收端相连。
进一步的,所述红外人体传感器模块包括传感器插座P6和红外传感器;红外传感器与传感器插座P6相连;传感器插座P6的电源输入端口、信号输出端口和接地端口分别与电源插座P5的电源输入端口、单片机芯片U2的信号接受端、和电源插座P5的接地端相连。
进一步的,所述语音播报模块包括语音播报插座P7和音响;音响与语音播报插座P7;语音播报插座P7的电源输入端口、控制信号接受端口和接地端口分别与外部12V电源正极、单片机芯片U2的控制信号发送端和外部电源负极相连。
本发明的有益效果如下:本发明提供的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,本控制器采用STM8S105单片机,但不限于此,STM8S105是一种贴片式封装的芯片,并且体积小,不仅有利于整个控制电路板的小型化,而且有利于前期开发和后期维护。本***同时采用了超声波测距和红外人体传感器进行信号的采集,有效避免了外部环境的某些干扰,提高了自动讲解***的工作可靠性。针对下述三种情况对本发明进行进一步的解释:当人路过博物馆展品但不作手势时,红外人体传感器模块检测到人通过,发送触发信号,但超声波测距模块未检测到手势,不发送触发信号,语音播报模块不被触发,不进行讲解;当有干扰飞行物飞过展品上方时,超声波测距模块检测到距离的改变,发送触发信号,但红外人体传感器模块并未检测到人体,不发送触发信号,语音播报模块不被触发,不进行讲解;当人站在博物馆展品并作出手势时,红外人体传感器模块检测到人通过,发送触发信号,超声波测距模块同时检测到手势,发送触发信号,语音播报模块被触发,开始讲解。
附图说明
图1是本发明电路结构图;
图2是本发明Master微处理器模块电路图;
图3是本发明超声波测距模块电路图;
图4是本发明主机WIFI模块电路图;
图5是本发明Slave微处理器模块电路图;
图6是本发明从机WIFI模块电路图;
图7是本发明红外人体传感器模块电路图;
图8是本发明语音播报模块电路图;
图9是本发明的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示,本套基于手势控制的博物馆自助讲解***,所述控制电路包括主机和从机,所述主机中的Master微处理器模块分别与超声波测距模块和主机WIFI模块相连,当超声波测距模块检测到人的手势(即测得距离变短)时,发送触发信号给Master微处理器模块中的单片机芯片,单片机芯片接受触发信号并处理后,通过主机WIFI模块向从机发送触发信息;所述从机中的Slave微处理器模块分别与红外人体传感器、语音播报模块和从机WIFI模块相连,当从机WIFI模块接收到来自主机的触发信号后,从机的从机WIFI模块将这一信号传递给Slave微处理器模块的单片机芯片,同时地,当红外人体传感器检测到人体的靠近时,发送触发信号给Slave微处理器模块中的单片机芯片,当单片机芯片同时接受这两个触发信号并处理后,向语音播报模块发出控制信号,语音播报模块开始讲解。
如图2所示,所述Master微处理器模块包括单片机芯片U1,晶振X1,电容C1、C2、C3、C4,按键开关RST,电阻R1、R2,电源插座P2;电源插座P2的Master5V(端口1)与外部5V电源正极相连,电源插座P2的MasterGND(端口2)与外部电源负极相连,晶振X1的一端、电容C3的一端以及电阻R2的一端相连后与单片机芯片U1的第一外部时钟输入端口(端口2)连接,晶振X1的另一端、电容C4的一端以及电阻R2的另一端相连后与单片机芯片U1的第二外部时钟输入端口(端口3)连接,电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地;电阻R1的一端与电源插座的Master5V端口(端口1)相连,电阻R1的另一端、按键开关RST的一端以及电容C1的一端均与单片机芯片U1的复位端口相连,电容C1的另一端、按键开关RST的另一端均接地;电容C2的一端与电源插座的MasterGND端口(端口2)相连,另一端与单片机芯片U1的电容引脚(端口5)相连;电源单片机芯片U1的电源正极端口(端口6)与电源插座P2的Master5V端口(端口1)相连,单片机芯片U1的接地端口(端口4)与电源插座P2的MasterGND端口(端口2)相连。所述单片机芯片U1STM8S105单片机,但不限于此。
如图3所示,所述超声波测距模块包括超声波测距插座P3和超声波距离传感器;超声波距离传感器与超声波测距插座P3相连;超声波测距插座P3的接地端口(端口4)接地,超声波测距插座P3的电源输入端口(端口1)与Master5V相连,超声波测距插座的信号端口(端口2、3)分别与单片机芯片U1的超声波测距信号端(端口15、16)连接。所述超声波距离传感器采用Telesky公司的HC‐SR04超声波测距传感器,但不限于此。
如图4所示,所述主机WIFI模块包括WIFI插座P1和与WIFI插座P1相连的第一WIFI模块;WIFI插座P1的电源输入端口(端口1)、接地端口(端口2)、信号接收端(端口3)与信号发送端(端口4)分别与电源插座P2的Master5V端(端口1)、电源插座P2的MasterGND端(端口2)、单片机芯片U1的信号发送端(端口30)与信号接收端(端口31)相连;所述第一WIFI模块采用ESP8266WIFI模块,但不限于此。
如图5所示,所述Slave微处理器模块包括单片机芯片U2,晶振X2,电容C5、C6、C7、C8,按键开关RST,电阻R3、R4,电源插座P4、P5、P6、P7;电源插座P5的Slave5V(端口1)与外部5V电源正极相连,电源插座P5的SlaveGND(端口2)与外部电源负极相连,晶振X2的一端、电容C7的一端以及电阻R4的一端相连后与单片机芯片U2的第一外部时钟输入端口连接(端口2),晶振X2的另一端、电容C8的一端以及电阻R4的另一端相连后与单片机芯片U2的第二外部时钟输入端口(端口3)连接,电容C7另一端和电容C8的另一端均接地;电阻R3的一端与电源插座P5的Slave5V端口(端口1)相连,电阻R3的另一端、按键开关RST的一端以及电容C5的一端均与单片机芯片U2的复位端口(端口1)相连,电容C5的另一端和按键开关RST的另一端均接地,单片机芯片U2的电源正极端口(端口6)与电源插座P5的Slave5V端口(端口1)相连,单片机芯片U2的接地端口(端口4)接电源插座P5的SlaveGND(端口2)。所述单片机芯片U2采用STM8S105单片机,但不限于此。
如图6所示,所述从机WIFI模块包括WIFI插座P4和与WIFI插座P4相连的第二WIFI模块;WIFI插座P4的电源输入端口(端口1)、接地端口(端口2)、信号接收端(端口3)与信号发送端(端口4)分别与电源插座P5的Slave5V端(端口1)、电源插座P5的SlaveGND端(端口2)、单片机芯片U2的信号发送端(端口30)与信号接收端(端口31)相连。所述第二WIFI模块采用ESP8266WIFI模块,但不限于此。
如图7所示,所述红外人体传感器模块包括传感器插座P6和红外传感器;红外传感器与传感器插座P6相连,传感器插座P6的电源输入端口(端口1)、信号输出端口(端口2)和接地端口(端口3)分别与电源插座P5的Slave5V端(端口1)、单片机芯片U2的信号接受端(端口16)和电源插座P5的SlaveGND端(端口2)相连。所述红外传感器采用Risym公司的HC‐SR505迷你小型人体感应传感器,但不限于此。
如图8所示,所述语音播报模块包括语音播报插座P7和音响;音响与语音播报插座P7,语音播报插座P7的电源输入端口(端口3)、控制信号接受端口(端口2)和接地端口(端口1)分别与外部12V电源正极、单片机芯片U2的控制信号发送端(端口15)和电源负极相连。
如图9所示,本发明的工作过程如下:
实际产品布局:红外人体感应模块放置于博物馆展品玻璃架内部,和Slave微处理器相连;Slave微处理器、从机WIFI模块和音响部分置于展品附近;超声波测距模块、主机WIFI模块和Master微处理器置于展品玻璃架正上方,通过主机WIFI模块向从机微处理器不间断传输触发信号。
工作人员给主机模块和从机模块接上电源,***开始工作。当参观者想要了解某一个文物时,用手在文物的上方划过,此时超声波测距装置检测到的距离小于测距装置与文物之间的固定距离,从而产生一个触发信号传至Master微处理器,主机处理信号后,控制主机WIFI模块将触发信号以无线的方式发送至从机,若此时红外人体传感器模块同时检测到人体红外信号,并产生触发信号传至从机;当从机处理器同时接收到这两个触发信号,则说明需要进行讲解,从机传输控制信号至语音播报模块,开始讲解。
Claims (8)
1.一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,包含相互分离的主机和从机;
所述主机包括Master微处理器模块、超声波测距传感器、主机WIFI模块;所述超声波测距传感器、主机WIFI模块均与Master微处理器模块相连;
所述从机包括Slave微处理器模块、红外人体传感器、从机WIFI模块和语言播报模块;所述红外人体传感器、从机WIFI模块和语言播报模块均与Slave微处理器模块相连;
所述主机WIFI模块和从机WIFI模块通过WIFI进行无线通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述Master微处理器模块包括单片机芯片U1,晶振X1,电容C1、C2、C3、C4,按键开关RST,电阻R1、R2,电源插座P2;电源插座P2的电源输入端口与外部5V电源正极相连,电源插座P2的接地端与外部电源负极相连,晶振X1的一端、电容C3的一端以及电阻R2的一端相连后与单片机芯片U1的第一外部时钟输入端口连接,晶振X1的另一端、电容C4的一端以及电阻R2的另一端相连后与单片机芯片U1的第二外部时钟输入端口连接,电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地;电阻R1的一端与电源插座P2的电源输入端口相连,电阻R1的另一端、按键开关RST的一端以及电容C1的一端均与单片机芯片U1的复位端口相连,电容C1的另一端、按键开关RST的另一端均接地;电容C2的一端与电源插座P2的电源输入端口相连,另一端与单片机芯片U1的电容引脚相连;单片机芯片U1的电源正极端口与电源插座P2的电源输入端口相连,单片机芯片U1的接地端口与电源插座P2的接地端相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述超声波测距模块包括超声波测距插座P3和超声波距离传感器;超声波距离传感器与超声波测距插座P3相连,超声波测距插座P3的接地端口接地,超声波测距插座P3的电源输入端口与电源插座P2的电源输入端口相连,超声波测距插座的信号端口与单片机芯片U1的超声波测距信号端连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述主机WIFI模块包括WIFI插座P1和与WIFI插座P1相连的第一WIFI模块;WIFI插座P1的电源输入端口、接地端口、信号接收端与信号发送端分别与电源插座P2的电源输入端口、电源插座P2的接地端、单片机芯片U1的信号发送端与信号接收端相连。
5.根据权利要求4所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述Slave微处理器模块包括单片机芯片U2,晶振X2,电容C5、C6、C7、C8,按键开关RST,电阻R3、R4,电源插座P4、P5、P6、P7;电源插座P5的电源输入端口与外部5V电源正极相连,电源插座P5的接地端与外部电源负极相连,晶振X2的一端、电容C7的一端以及电阻R4的一端相连后与单片机芯片U2的第一外部时钟输入端口连接,晶振X2的另一端、电容C8的一端以及电阻R4的另一端相连后与单片机芯片U2的第二外部时钟输入端口连接,电容C7另一端和电容C8的另一端均接地;电阻R3的一端与电源插座P5的电源输入端口相连,电阻R3的另一端、按键开关RST的一端以及电容C5的一端均与单片机芯片U2的复位端口相连,电容C5的另一端和按键开关RST的另一端均接地,单片机芯片U2的电源正极端口与电源插座P5的电源输入端口相连,单片机芯片U2的接地端口接电源插座P5的接地端。
6.根据权利要求5所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述从机WIFI模块包括WIFI插座P4和与WIFI插座P4相连的第二WIFI模块;WIFI插座P4的电源输入端口、接地端口、信号接收端与信号发送端分别与电源插座P5的电源输入端口、电源插座P5的接地端、单片机芯片U2的信号发送端与信号接收端相连。
7.根据权利要求6所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述红外人体传感器模块包括传感器插座P6和红外传感器;红外传感器与传感器插座P6相连,传感器插座P6的电源输入端口、信号输出端口和接地端口分别与电源插座P5的电源输入端口、单片机芯片U2的信号接受端、和电源插座P5的接地端相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于手势控制的博物馆自助讲解***,其特征在于,所述语音播报模块包括语音播报插座P7和音响;音响与语音播报插座P7;语音播报插座P7的电源输入端口、控制信号接受端口和接地端口分别与外部12V电源正极、单片机芯片U2的控制信号发送端和外部电源负极相连。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181102 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |