一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器

1.一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器，其特征在于：该遥控器包括红外传感器组、处理器(10)、通讯接口(5)、发射端子(6)、模式开关(7)、LED绿灯(8)、LED蓝灯(9)；所述遥控器顶端为圆形结构，各构件均布置在遥控器顶端及侧面；
所述红外传感器组包括红外传感器a(1)、红外传感器b(2)、红外传感器c(3)、红外传感器d(4)；具体而言，通讯接口(5)、发射端子(6)位于遥控器的外侧，红外传感器组的各传感器以学习端子(10)为中心，相互垂直对称分布在遥控器的上、下、左、右四个方向；LED绿灯(8)、LED蓝灯(9)固定在遥控器弧面上；模式开关(7)安装在遥控器弧面上；处理器(10)安装在遥控器几何中心内部；
各红外传感器用于检测物体，其两端分别为红外发射头(1.1)、红外接收头(1.2)；红外发射头(1.1)将红外光漫反射发到空间中，当红外光碰到物体后发生了反射和折射，红外接收头(1.2)用于检测被物体反射和折射的红外光；当红外接收头(1.2)检测到红外光，该传感器触发；传感器触发后将信号传送给处理器(10)；
所述处理器(10)采用单片机进行控制，其用以识别遥控器动作，处理器(10)可检测四路红外传感器触发后发出的信号，并将得到的信号判断识别物体的运动方向；在识别到物体和物体运动方向时控制LED绿灯(8)、LED蓝灯(9)闪烁，并控制发射端子(6)发射与动作相对应的遥控指令；在通讯模式时，处理器(10)通过通讯接口(5)发射通讯指令；
通讯接口(5)是单片机的一种常用通讯方式，通过连接单片机的RX、TX引脚和GND引脚，实现串口通讯传输数据；
所述发射端子(6)为LED发射器，单片机通过发射红外编码，每发射一条指令同时LED绿灯(8)亮1秒；
所述模式开关(7)通过按键控制遥控器的工作模式，该工作模式可分为“模式I：发射模式”、“模式II：通讯模式一”、“模式III：通讯模式二”；
模式的选择由模式开关(7)决定；
模式I：实现四路遥控，LED绿灯亮2秒，发射4条固有指令；
模式II：实现四路遥控，LED蓝灯亮2秒，串口输出通讯指令；
模式III：实现十六路遥控，LED绿、蓝灯亮烁2秒，串口输出通讯指令；
所述模式I与模式II均为四个单向的工作模式，模式I是遥控器本身的工作模式学习，即通过自定义四个单向的手势定义发射指令；模式II、模式III的功能是识别到手势之后，通过单片机串口发出遥控指令；
表1 模式III的16种组合对应识别到的手势
指令 1 2 3 4 5 6 7 8
手势 上上 上下 上左 上右 下上 下下 下左 下右
指令 9 10 11 12 13 14 15 16
手势 左上 左下 左左 左右 右上 右下 右左 右右
将两次挥手动作划分为16种组合，对应16编码，根据对于挥手动作的识别发射与之相对应的编码；
识别动作：红外识别模块通过四路传感器从而确定手势动作，识别手向前、后、左、右四个方向挥动；遥控器除4路红外传感器识别模块外；LED绿灯(8)、LED蓝灯(9)用于提示成功识别到手势；
当手部进入传感器识别范围时，触发其中一个传感器后LED蓝灯(9)闪烁一次，若能成功识别手势动作LED蓝灯9闪烁一次；手从左边进入从右边出动作，即向右挥手，当手进入左边传感器检测范围，左侧传感器检测到手部时LED蓝灯(9)闪烁一次，当上下传感器也被检测到，并且最后检测到传感器右时，则成功检测到向右挥手，LED蓝灯(9)闪烁一秒；若从左进入后检测到手部从上或下传感器出时，则为失败检测，LED蓝灯(9)不会亮，并在2秒重新仅从动作检测；当看到LED蓝灯(9)亮两次即代表一个动作识别完成；
指令发射：一次或两次挥手后，根据表中的关系确定挥手动作所对应的指令，将指令发射并使LED绿灯(8)闪烁一次；
在模式III，第一次向右挥手，第二次向上挥手，则发射第13条指令同时LED绿灯(8)亮1秒；在模式II中，两次挥手最大间隔为10秒钟；若第一次挥手识别完成后10秒钟之内仍未完成第二次挥手，则需要重新进行两次挥手。
2.根据权利要求1所述的一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器，其特征在于：
模式III情况下实现对空调和电视的控制；
模式III通过两次手势识别可以16路控制，通过串口与学习模块相连接，通过学习模块学习16条指令，学习模块只要收到16进制的指令序号，就可以发射遥控设备的红外指令；
通过将学习模块的串口与电脑相连，遥控学习模块学习家用遥控器指令；学习模块带有发射功能，可以将学到的指令发射给设备，但遥控设备时需要与电脑进行连接，由电脑发射16进制数；遥控模块可以取代电脑给学习模块发射遥控指令；即学习模块学习时需要与电脑相连，遥控时可以代替电脑；
学习模块功能：学习指令、发射指令；
学习指令：通过串口线与电脑连接，通过电脑操作，让学习模块学习指令；学到的指令被变成序号；
发射指令：电脑通过串口发射16进制数给学习模块，学习模块发射学到的相应指令；例如电脑通过串口向学习模块发送16进制数0x05,学习模块收到指令后，发送学习到的第5条指令；
遥控器在模式II和模式III中就是通过对手势的识别，代替电脑发送十六进制数；
通过学习模块学习遥控电视和空调学习所需要的指令，第一条指令编号为1号，第16条指令编号为16号；
表2 学习到的指令顺序
1 2 3 4 5 6
频道+ 频道- 音量+ 音量— 静音 开机/关机
7 8 9 10 11 12
温度+ 温度- 左右摆风 上下摆风 空调模式切换 开机/关机
其中第1～6条指令为电视遥控器指令，第7～12条指令为空调遥控器指令；此时遥控器学习了12条指令，前12种手势可以发射表2的前12条指令，当操作手势为向上挥手然后再向右挥手时，为发射4号指令，单片机通过串口发射16进制数0x04,学习模块成功接收到这个
16进制数，发射第4条指令，即实现了电视遥控“音量-”；
表3 LED绿、蓝灯亮、灭代表意义

一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器，属于电子与信息应用技术领域。\n背景技术\n[0002] 普通家用遥控器主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。每个按钮都有对应的功能，按下按键遥控器会发射该按键功能的红外编码。大多数电视厂家的遥控器出厂时已经固定了各个按键发送的红外编码，一些万能遥控器可以发送不同厂家的红外编码，但编码也是出厂时固定的，无法应对新型产品的红外编码，而且万能遥控器无法同时遥控两种电器(电视和空调)。目前遥控机基本都为手持按键式，有些遥控器为手势识别，识别固定的手势形状，而非手势操作，这种手势形状识别有时会因为每个人手的特征和手势动作的准确度影响对手势的分辨。\n[0003] 红外线传感器包括光学系统(红外线接收头)、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。红外线接收头一般是接收放大解调一体头，一般红外信号经接收头解调后，数据0和1的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供了一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器，区别于传统普通家用按键遥控器需要收拾的接触按压才能实现控制、且按键上方说明的文字比较的小，这种遥控器对于老人、小孩以及一些残疾人来说比较不便，视力不好的人使用普通的遥控器会比较麻烦。如果夜晚要想遥控电视或者空调即便视力好的人也要先开灯才能看清遥控器按键的文字；通过手势操作的识别从而控制空调、电视或其他家庭电子设备。\n[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器，该遥控器包括红外传感器组、处理器、通讯接口、发射端子、模式开关、LED绿灯、LED蓝灯；所述遥控器顶端为圆形结构，各构件均布置在遥控器顶端及侧面。\n[0006] 所述红外传感器组包括红外传感器a、红外传感器b、红外传感器c、红外传感器d；\n具体而言，通讯接口、发射端子位于遥控器的外侧，红外传感器组的各传感器以学习端子为中心，相互垂直对称分布在遥控器的上、下、左、右四个方向；LED绿灯、LED蓝灯固定在遥控器弧面上；模式开关安装在遥控器弧面上；处理器安装在遥控器几何中心内部。\n[0007] 各红外传感器用于检测物体，其两端分别为红外发射头、红外接收头；红外发射头将红外光漫反射发到空间中，当红外光碰到物体后发生了反射和折射，红外接收头用于检测被物体反射和折射的红外光；当红外接收头检测到红外光，该传感器触发；传感器触发后将信号传送给处理器。\n[0008] 所述处理器采用单片机进行控制，其用以识别遥控器动作，处理器可检测四路红外传感器触发后发出的信号，并将得到的信号判断识别物体的运动方向；在识别到物体和物体运动方向时控制LED绿灯、LED蓝灯闪烁，并控制发射端子发射与动作相对应的遥控指令；在通讯模式时，处理器通过通讯接口发射通讯指令。\n[0009] 通讯接口是单片机的一种常用通讯方式，通过连接单片机的RX、TX引脚和GND引脚，实现串口通讯传输数据。\n[0010] 所述发射端子为LED发射器，单片机通过发射红外编码，每发射一条指令同时LED绿灯亮1秒。\n[0011] 所述模式开关通过按键控制遥控器的工作模式，该工作模式可分为“模式I：发射模式”、“模式II：通讯模式一”、“模式III：通讯模式二”；模式的选择由模式开关决定。\n[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。\n[0013] 1、目前红外传感器常人用于工业生产中的电子计件或大学生电子竞赛中小车比赛的臂章功能，电子计件和智能臂章常由单个传感器完，本发明由多路传感器组合完成。\n[0014] 2、遥控器在日常生活中应用已经非常广泛，通常为手持式按键。市场上有一些可以识别人类肢体动作的设备，需要摄像头扫描人体的动作，由高性能处理器进行对图像的分析与识别，造假成本会比较高。\n[0015] 3、本发明只用到简单的红外传感器即可识别人们的日常遥控家用电器的需求而且对于老人、小孩以及残疾人来说操作都十分简单，简单挥挥手即可实现对家中电器的控制。在日常生活中家里的不同电器需要不同的遥控器，例如电视、机顶盒、家庭影院和空调等，本遥控器在方便用户遥控操作的同时，也可以使遥控多个设备的过程变得简单，实现一个遥控器遥控多累设备。\n附图说明\n[0016] 图1为本遥控器的控制结构示意图。\n[0017] 图2为该遥控器的外形结构图。\n[0018] 图3为红外传感器发射与接收头结构图。\n[0019] 图中：1、红外传感器a，2、红外传感器b、3、红外传感器c、4、红外传感器d、5、通讯接口，6、发射端子，7、模式开关，8、LED绿灯，9、LED蓝灯，10、处理器，1.1、红外发射头，1.2、红外接收头。\n具体实施方式\n[0020] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。\n[0021] 如图1-3所示，一种可识别物联网家庭手势操作的遥控器，该遥控器包括红外传感器组、处理器10、通讯接口5、发射端子6、模式开关7、LED绿灯8、LED蓝灯9；所述遥控器顶端为圆形结构，各构件均布置在遥控器顶端及侧面；\n[0022] 所述红外传感器组包括红外传感器a1、红外传感器b2、红外传感器c3、红外传感器d4；具体而言，通讯接口5、发射端子6位于遥控器的外侧，红外传感器组的各传感器以学习端子5为中心，相互垂直对称分布在遥控器的上、下、左、右四个方向；LED绿灯8、LED蓝灯9固定在遥控器弧面上；模式开关7安装在遥控器弧面上；处理器10安装在遥控器几何中心内部。\n[0023] 各红外传感器用于检测物体，其两端分别为红外发射头1.1、红外接收头1.2；红外发射头1.1将红外光漫反射发到空间中，当红外光碰到物体后发生了反射和折射，红外接收头1.2用于检测被物体反射和折射的红外光；当红外接收头1.2检测到红外光，该传感器触发；传感器触发后将信号传送给处理器10。\n[0024] 所述处理器10采用单片机进行控制，其用以识别遥控器动作，处理器10可检测四路红外传感器触发后发出的信号，并将得到的信号判断识别物体的运动方向；在识别到物体和物体运动方向时控制LED绿灯8、LED蓝灯9闪烁，并控制发射端子6发射与动作相对应的遥控指令；在通讯模式时，处理器10通过通讯接口5发射通讯指令。\n[0025] 通讯接口5是单片机的一种常用通讯方式，通过连接单片机的RX、TX引脚和GND引脚，实现串口通讯传输数据。\n[0026] 所述发射端子6为LED发射器，单片机通过发射红外编码，每发射一条指令同时LED绿灯8亮1秒。\n[0027] 所述模式开关7通过按键控制遥控器的工作模式，该工作模式可分为“模式I：发射模式”、“模式II：通讯模式一”、“模式III：通讯模式二”；\n[0028] 模式的选择由模式开关7决定。\n[0029] 模式I：实现四路遥控，LED绿灯亮2秒发射4条固定指令。\n[0030] 模式II：实现四路遥控，LED蓝灯亮2秒，串口输出通讯指令。\n[0031] 模式III：实现十六路遥控，LED绿、蓝灯亮烁2秒，串口输出通讯指令。\n[0032] 所述模式I与模式II均为四个单向的工作模式，模式I是遥控器本身的工作模式学习，即通过自定义四个单向的手势定义发射指令；模式II、模式III的功能是识别到手势之后，通过单片机串口发出遥控指令(16进制数)。\n[0033] 表1模式III的16种组合对应识别到的手势\n[0034]\n指令 1 2 3 4 5 6 7 8\n手势 上上 上下 上左 上右 下上 下下 下左 下右\n指令 9 10 11 12 13 14 15 16\n手势 左上 左下 左左 左右 右上 右下 右左 右右\n[0035] 将两次挥手动作划分为16种组合，对应16编码，根据对于挥手动作的识别发射与之相对应的编码。\n[0036] 识别动作：红外识别模块通过四路传感器从而确定手势动作，识别手向前、后、左、右四个方向挥动。遥控器除4路红外传感器识别模块外；LED绿灯8、LED蓝灯9用于提示成功识别到手势。\n[0037] 当手部进入传感器识别范围时，触发其中一个传感器后LED蓝灯9闪烁一次，若能成功识别(何为成功识别在之前有介绍)手势动作LED蓝灯9闪烁一次。例如，手从左边进入从右边出动作，即向右挥手，当手进入左边传感器检测范围，左侧传感器检测到手部时LED蓝灯9闪烁一次，当上下传感器也被检测到，并且最后检测到传感器右时，则成功检测到向右挥手，LED蓝灯9闪烁一秒；若从左进入后检测到手部从上或下传感器出(即最后识别到传感器(上)或传感器(下))时，则为失败检测，LED蓝灯9不会亮，并在2秒重新仅从动作检测。\n当看到LED蓝灯9亮两次即代表一个动作识别完成。\n[0038] 指令发射：一次或两次挥手后，根据表中的关系确定挥手动作所对应的指令，将指令发射并使LED绿灯8闪烁一次。例如在模式III，第一次向右挥手，第二次向上挥手，则发射第13条指令同时LED绿灯8亮1秒。在模式II中，两次挥手最大间隔为10秒钟。若第一次挥手识别完成后10秒钟之内仍未完成第二次次挥手，则需要重新进行两次挥手。\n[0039] 实施例\n[0040] 模式III情况下实现对空调和电视的控制。\n[0041] 模式III通过两次手势识别可以16路控制，通过串口与学习模块相连接，通过学习模块学习16条指令，学习模块只要收到16进制的指令序号，就可以发射遥控设备的红外指令。通过将学习模块的串口与电脑相连，遥控学习模块学习家用遥控器指令；学习模块带有发射功能，可以将学到的指令发射给设备，但遥控设备时需要与电脑进行连接，由电脑发射\n16进制数(如0x01)；遥控模块可以取代电脑给学习模块发射遥控指令(16进制数)；即学习模块学习时需要与电脑相连，遥控时可以代替电脑。\n[0042] 学习模块功能：学习指令、发射指令；\n[0043] 学习指令：通过串口线与电脑连接，通过电脑操作，让学习模块学习指令；学到的指令被变成序号；\n[0044] 发射指令：电脑通过串口发射16进制数给学习模块，学习模块发射学到的相应指令；例如电脑通过串口向学习模块发送16进制数0x05,学习模块收到指令后，发送学习到的第5条指令；\n[0045] 遥控器在模式II和模式III中就是通过对手势的识别，代替电脑发送十六进制数。\n[0046] 通过学习模块学习遥控电视和空调学习所需要的指令，第一条指令编号为1号，第\n16条指令编号为16号。\n[0047] 表2学习到的指令顺序\n[0048]\n1 2 3 4 5 6\n频道+ 频道- 音量+ 音量— 静音 开机/关机\n7 8 9 10 11 12\n温度+ 温度- 左右摆风 上下摆风 空调模式切换 开机/关机\n[0049] 其中第1～6条指令为电视遥控器指令，第7～12条指令为空调遥控器指令。此时遥控器学习了12条指令，前12种手势可以发射表2的前12条指令，当操作手势为向上挥手然后再向右挥手时，为发射4号指令，单片机通过串口发射16进制数0x04,学习模块成功接收到这个16进制数，发射第4条指令，即实现了电视遥控“音量-”。\n[0050] 表3LED绿、蓝灯亮、灭代表意义\n[0051]\n模式I LED(绿)亮2秒\n模式II LED(蓝)亮2秒\n模式III LED(蓝)与LED(绿)亮2秒\n传感器触发 LED(蓝)亮1秒\n发射指令 LED(绿)亮1秒