| CN102121956A | 2011-07-13 | |||
| CN101982783A | 2011-03-02 | |||
| JP2010086026A | 2010-04-15 |
| 权 利 要 求 书 1. 一套利用手机、 笔记本电脑、 平板电脑、 以及其他电子设备的电容式触摸屏而识别独特 接触物的系统。 2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其特征是： 它包括硬件和软件两个部分， 硬件部分可以对 电容式触摸屏输出触摸信号组合， 此触摸信号组合可以是独特的， 每套硬件给出的触摸信号 组合可以被本系统的软件部分识别。 3. 根据权利要求 2所述的系统， 其特征是： 可以利用电容式触摸屏来识别独特的硬件部分。 4. 根据权利要求 2 所述的系统的使用方法， 其特征是： 用此系统达到钥匙、 印章、 签名、 或其他可以识别身份的功能。 5. 根据权利要求 2 所述的系统硬件部分， 其特征是： 具有印章形状， 可以盖在触摸屏上方 而输出触摸信号。 6. 根据权利要求 2 所述的系统硬件部分， 其特征是： 每个硬件可以通过一个或者多个接触 角对电容式触摸屏在同一时间产生一个或多个接触信号。 7. 根据权利要求 2 所述的系统硬件部分， 其特征是： 每个硬件可以通过一个或者多个接触 角对电容式触摸屏在不同时间产生一个或多个接触信号。 8. 根据权利要求 2 所述的系统硬件部分， 其特征是： 每个硬件可以通过一个或者多个接触 角对电容式触摸屏产生不同接触顺序的独特触摸信号组合， 在同一时间内可以有一个或者多 个接触信号。 9. 根据权利要求 2所述的系统硬件部分， 其特征是： 硬件不需要特意按在触摸屏的某个位 置， 只要所用到的接触角与屏幕接触即可。 10. 根据权利要求 2所述的系统硬件部分， 其特征是： 包括一个控制单元、 至少一个与触摸 屏接触的导电接触角、 电路、 至少一个供电零件、 以及壳子， 在供电零件供电时， 通过控制 单元控制不同的接触角与电路接通， 接触角会在不同的时间导电， 将电容式触摸屏产生的电 流引导至人体或其他物体而产生接触信号。 11. 根据权利要求 10所述的系统，其特征是：可以利用电容式触摸屏来识别独特的硬件部分。 权 利 要 求 书 12.根据权利要求 10所述的系统的使用方法， 其特征是： 用此系统达到钥匙、 印章、 签名、 或其他可以识别身份的功能。 ' 13. 根据权利要求 10所述的系统硬件部分， 其特征是： 具有印章形状， 可以盖在触摸屏上方 而输出触摸信号。 14.根据权利要求 10所述的系统硬件部分， 其特征是： 每个硬件可以通过一个或者多个接触 角对电容式触摸屏在同一时间产生一个或多个接触信号。 15.根据权利要求 10所述的系统硬件部分， 其特征是： 每个硬件可以通过一个或者多个接触 角对电容式触摸屏在不同时间产生一个或多个接触信号。 16.根据权利要求 10所述的系统硬件部分， 其特征是： 每个硬件可以通过一个或者多个接触 角对电容式触摸屏产生不同接触顺序的独特触摸信号组合， 在同一时间内可以有一个或者多 个接触信号。 17. 根据权利要求 10所述的系统硬件部分， 其特征是： 硬件不需要特意按在触摸屏的某个位 置， 只要所用到的接触角与屏幕接触即可。 18. 根据权利要求 10所述的接触角的使用方法，其特征是： 需要导电，可以有一个或者多个， 它们连在电路板上， 可以被电路的继电器控制每一个接触角与人体或其他物体产生回路的时 间与顺序， 不同的接触时间与顺序可以产生独特的组合。 19.根据权利要求 10所述的电路， 其特征是： 有一个微控制单元， 它的输出口分别控制着一 个或者多个继电器， 这些继电器可以控制接触角与人手或其他物体之间的回路， 当回路接通 时， 电容式触摸屏会检测到接通的接触角的位置。 20.根据权利要求 10所述的电路， 其特征是： 有一个微控制单元， 它的输出口分别控制着一 个或者多个三极管， 这些三极管会分别控制不同的一个或者多个继电器， 这些继电器会控制 接触角与人手或其他物体之间的回路， 当回路接通时， 电容式触摸屏会检测到接通的接触角 的位置。 21.根据权利要求 10所述的壳子， 其特征是： 壳子不一定是密封的， 壳子需要有导电的部分 以接触人体或其他物体用来与触摸屏产生回路， 壳子接触触摸屏的面需要是绝缘的以避免触 权 利 要 求 书 摸屏产生错误的触摸信号。 22. 根据权利要求 2所述的系统软件部分， 其特征是： 可接受触摸屏记录的一个或多个触摸 点位置。 23. 根据权利要求 2所述的系统软件部分， 其特征是： 可接受触摸屏记录的一个或多个触摸 点的触摸时间。 24. 根据权利要求 2 所述的系统软件部分， 其特征是： 可接受触摸屏记录的两个或以上触摸 点的触摸顺序。 25. 根据权利要求 2所述的系统软件部分， 其特征是： 可接受触摸屏记录的一个或多个触摸 点位置、 触摸顺序、 与触摸时间数据或此三组数据中一组或者两组， 根据此三组或其中一组 或两组的数据， 可计算触摸点之间的距离或时间差， 然后通过査询触摸点位置、 时间、 顺序、 距离这四种数据或其中任意的一种， 两种， 或三种数据在数据库里与其相关的数据而得出硬 件部分的识别。 26. 根据权利要求 2 所述的系统软件部分， 其特征是： 可接受触摸屏记录的一个或多个触摸 点位置、 触摸顺序、 与触摸时间数据或此三组数据中一组或者两组， 如果只采取一个接触角， 则不需要计算点与点之间的距离， 而是可以根据计算此接触角每一次导通到下一次导通之间 间隔的时间， 在数据库里査询与这组数据相关的数据而得出硬件部分的识别。 |
本发明涉及使用电容式触摸屏的手机、 笔记本电脑、 平板电脑、 以及其他具备电容式触 摸屏功能的电子设备。 背景技术
目前， 许多手机、 笔记本电脑、 平板电脑、 以及其他电子设备 （在此说明书中统称 "触 摸屏电子设备"）都具有触摸屏功能。 通过人体（通常为手指） 的接触， 触摸屏可以感应到具 体接触的位置， 然后把触摸位置传送给处理器， 这些 "触摸屏电子设备"就可以根据触摸的 位置而做出相对的反应。
电容式触摸屏是目前 "触摸屏电子设备"常用的一种技术之一。 它的工作原理是在触摸 屏的玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物 质。 当手指触摸在金属层上时， 触点的电容就 会发生变化， 使得与之相连的振荡器频率发生变化， 通过测量频率变化可以确定触揆位置获 得信息。 电容式触摸屏的优点是可以同时检测到多个接 触点。
电容式 "触摸屏电子设备"可以检测到人手指不同触摸 位置与顺序， 而做出相对反应。 比如， 触摸屏手机在开机时， 可以通过检测人手触摸 0-9数字的顺序可以达到识别密码的效 果， 以检测是否是手机的主人。 又比如， 人可以用手指直接在 "触摸屏电子设备"上挪动以 达到签名的效果。
可是至今， 尚未有一套系统可以允许人体不需要在触摸屏 上挪动， 就可以达到让电容式 "触摸屏电子设备"通过触摸屏识别出独特的外 物品， 用来传达以及辨认信息的效果。 发明内容
本发明提供一种能通过电容式触摸屏而传达信 息给 "触摸屏电子设备" 的系统。
为了实现上述目的， 本发明提出一种可控制的向电容式触摸屏传达 信号的系统。 这个系 统通过在不同时间， 在触摸屏上的不同位置， 用不同顺序的触摸， 而传输信息给 "触摸屏电 子设备"。这套系统包括硬件和软件两部分。 件包括与触摸屏接触的底部、 用来控制接触世 界、 位置、 和顺序的电路、 以及与人体接触的壳子。 底部有多个接触角。 接触角之间的距离 各不一样。 电路包括一个或者多个继电器、 一个微控制单元（单片机）、 以及电池。 通过对微 控制单元的编程， 微控制单元可以产生不同信号。 用不同的信号可以驱动继电器形成不同顺 序的开关控制。 每个开关控制的一头接在底部的接触角上， 另外一头接在壳子上。 当继电器 允许通电的时候， 电容触摸屏会传输电流到接触角， 这些电流通过接触角上的导线传输到人 手而产生回路， 因此而达到等同于人体直接接触的效果。 然而， 当微控制单元输出信号让继 电器关闭的时候， 接触角到人体的线路就断开了， 达到等同于人体停止接触的效果。就这样， 用微控制单元输出给继电器不同时间段不同的 开关顺序， 可以控制底部的接触角不同的接触 顺序。 当这些接触顺序传达到 "触摸屏电子设备"时， "触摸屏电子设备"会通过本发明的软 件部分， 来计算每次触摸角的位置、 时间、 与接触顺序， 然后将位置、 时间、 和顺序翻译为 可以应用的信息。
本发明的有益效果是， 本发明的硬件部分可以批量生产， 并且可以每一个微控制单元都 设置不同的信号。 每个独特的信号都可以设置为一个独特的钥匙 、 印章、 或者签名使用。 这 样， 通过本发明的软件， 一个"触摸屏电子设备"就可以鉴别具体是哪一 硬件在接触它的 触摸屏， 从而达到识别唯一性的效果。 有了本发明， "触摸屏电子设备"可以通过触摸屏鉴别 可作为钥匙、 印章、 签名功能的硬件部分。 附图说明
图 1是系统硬件部分的外观图。
图 2是系统硬件部分的零件装配关系图。
图 3是系统硬件部分的电路示意图。
图 4是系统软件部分的流程图
附图中：
1 1. 2伏电池 X 4
2 电池盒
3 开关
4 导线
5 电路 （图 3 )
6 圆形洞口
7 底部壳子 （绝缘体）
8 电路板电源接头
9 顶部壳子 （导体）
10 导电海绵 1
11 导电海绵 2
12 导电海绵 3
13 导线
14 连接导线点
15 连接点 (连接导电海绵 1)
16 连接点 (连接导电海绵 2) ―
17 连接点（连接导电海绵 3)
18 继电器 1 (Omron公司的 G6S- 2F)
19 继电器 2 (Omron公司的 G6S-2F)
20 微控制单元 (ATMEL 公司的 ATtiny 13) 具体实施方式
硬件部分
图 1所示的硬件底部导电海绵做的接触角（10 （11 12)通过图 2所示的底部壳子 (7) 上面的洞 (6)穿过， 用来接触电容式"触摸屏电子设备"的触摸屏。 当接触时， 电容式触摸屏 会输出电流， 此电流通过接触角 （10 11 (12)传达到电路板 （5) 上面的 （15 （16 ( 17) 连接点 （图 3)。
图 3是电路板结构 （图 2中的 5是电路板）。 连接点 （15)、 ( 16) 接在继电器 （18) 上。 当继电器没有电压时， 连接点 （15)会通过继电器与中间的输出口 （连接点 14的输出口）接 通。 这样， 触摸屏输出的电流就会流动到连接点 （14)。 连接点 （14) 上接连着导线 （13 将电流传达到导电的顶部壳子（9)。 人手拿着 （9)， 把这个硬件按在 "触摸屏电子设备"上， 电流就会顺着导线 （13 ) 传输到壳子， 再传输到人手， 从而产生回路。 有了回路， 电容式触 摸屏就会检测到接触角接触的位置。 但是当继电器（18) 的正负极有了电压时， 连接点 （14 ) 对应的输出口将会与连接点 （15)对应的输出口断开， 而链接到连接点 （16)对应的输出口。 这时连接点 （16) 连着的接触角 （11 ) 就会与人手导通。 电容式触摸屏就会检查到 （11 ) 接 触的位置。 相似的， （17) 是连在接触角 （12) 的。 另外一个继电器（19)在没有电压的情况 下， 不允许导线 （17) 与导线点 （14 ) 接通。 而有电压的时候， 就会接通， 允许触摸屏感应 到接触角 （12 ) 的位置。 控制这两个继电器的电压是靠微控制单元 （20) 供给。 微控制单元 应在之前己经编辑好程序， 可以控制让 PB0和 PB4分别在不同时间输出信号分别给两个继电 器产生电压。 有了这个电路板， 当微控制单元开始执行命令时， 三个接触角就可以在不同时 间分别与人手连通， 与触摸屏产生回路。 触摸屏就会感应到不同时间不同的接触角位置 。 这 些数据会有软件来处理 （参考 "软件部分")。 微控制单元可以采用 Atmel公司的 ATt iyl3型 号。 继电器可以采用 Omron公司的 G6S- 2F型号。 此型号继电器可以被 ATtinyl3的输出管直 接驱动。 如果采取其他品牌继电器， 并遇到微控制单元输出不足功率时， 可以将两个或更多 的微控制单元输出管脚并接到继电器上， 并且设置同时输出以增强功率。 使用其他的微控制 单元与继电器组合也可以实现本发明的目的。 另外， 为了增加电路稳定性， 也可以在微控制 单元与继电器之间加上三极管。 用微控制单元驱动三极管， 再用三极管驱动继电器。
图 2显示零件的拼装。 电源接头 （8) 是给微控制单元供电的电源， 连接的是电池盒的导 线 （4)。 导线中断的位置是用来放置开关 （3)。 导线连接着电池盒的正负极。 电池盒里放有 电池四节，以达到大约 5伏的电压来驱动微控制单元。硬件整体是一 印章形状。 当开关（3) 打开时， 微控制单元就会开始控制记录好的顺序来让继 电器产生电压然后消失电压， 以达到 不同接触点通电到人手的目的。 微控制单元可以设置为每半秒变换一次指令。 比如， 在 0秒 的时候可以让接触角 （10 ) 通电， 0. 5 秒的时候让接触角 （11 ) 和 （12 ) —起通电。 当这组 记录的顺序完整播放完一遍时， 微控制单元会反复地循环播放。 人手拿着硬件顶部（9)按到 电容式触摸屏上即可工作。
软件部分
每当触摸屏感应到硬件部分的每个接触角时， 会得到一个单位是像素的二维位置， 简称 X 和 Y。 每两个接触点之间的距离可以根据勾股定理用 软件计算：
距离 ~ ( - X,) 2 + (Υ 2 - Υ,) 2
图 4是软件的流程图。 将本发明的软件安装在 "触摸屏电子设备"后， 将软件打开。 程 序就会自动开始等待接触， 也就是进入图 4中的 "检査接触"状态。 在硬件控制的接触顺序 里， 需要设置一个特定的接触情况， 用来通知软件什么时候开始以及结束记录。 比如， 把接 触角 （10) 和接触角 （12 ) 同时通电设置为特定信号 （暂且命名为 "接触情况 Α" )。 在 "检 査接触 "状态中， 程序一旦检测到接触， 就会判断这个接触是不是 "接触情况 Α" (如果只有 一个接触角接触， 可以断定肯定不是。 如果有两个接触角接触， 用两点的距离来判断）。 如果 不是 "接触情况 Α"， 比如说只有接触角 （10) —个通电， 就不做任何反应而继续等待 "接触 情况 Α"。 如果收到的信号确实是 "接触情况 Α"， 程序就会进入 "记录接触"状态， 开始记录 下之后所有接触角的时间、 位置、 与顺序。 直到程序再次检测出 "接触情况 Α" 的信号， 才 会停止记录， 并且进入下一个状态 "计算机路的接触数据， 并且查询数据库"，在这个状态中， 程序会把记录下的所有相邻的接触位置之间的 时间差与距离进行计算。 这组距离就可以传达 到软件后台的数据库进行查询。 如果数据库里有对应的时间与距离数据 （一样时间差、 一样 距离、 并且一样顺序）， 软件就会做出相应的反应， 比如显示 "您的钥匙有效"、 "您用的是 1 号印章"、 "您签了名"、或者其他和这组数据对应的消息 如果记录下来的数据在数据库里找 不到， 证明这组时间差与距离数据是无效的。 此时软件会显示 "您的钥匙无效"、 "您的印章 无效"、 "您的签名无效"、 或者其他消息， 然后重新返回 "检查接触"状态。
举例说明， 假设底部的接触角是 Α, Β, (。 Α与 Β之间的距离是 100像素 (ρχ)。 Β与 C之间 的距离是 200像素。 可以把 "接触情况 Α"设置为 Α与 C同时接通， 然后在微控制单元里记 录一组接通顺序， 如下：
开始 （0秒）： A, C 同时
0. 5秒： A
1. 0秒: B
1. 5秒： C 2. 0秒： A
结束 (2. 5秒）： A，C 同时
当我们把程序打开并且把硬件按在触摸屏上 时， 软件会记录以下数据：
距离 1 (A- B) : ΙΟΟρχ, Ο. 5秒
距离 2 (B- C)： 200ρχ，0. 5秒
距离 3 (C- Α)： 300px, 0. 5秒
如果 { (100px， 0. 5秒），（200ρχ, 0. 5秒），（300ρχ, 0. 5秒） }这个组合在数据库中有记录， 则 说明这个硬件是有效的， 并且可以识别出是哪一个独特的钥匙、 印章、 或者签名。 如果数据 库中没有记录， 则是无效的。
由于软件处理的是点与点之间的距离数据， 硬件部分不需要特意按在 "触摸屏电子设备"上 的某个特殊位置。 只要保证硬件底部的三点都接触在触摸屏上即 可。
硬件部分底部接触角的位置可以有不同的排 列。 比如， 三个接触角可以组成直线或者三角形 的排列， 四个接触角可以组成正方形或其他四边形的排 列。 本系统的软件可以根据接触顺序 而分析硬件代表的形状数据而进行数据库查询 。
需要注意的是， 硬件在触摸屏上触摸会有一个位置的误差（比 如海绵变形或者人手颤抖时）。 所以在与数据库对比距离数据时， 可以将相差不远 （比如 20像素） 的距离值视为同等。 另外需要注意的是， 硬件部分底部可以有一个或者多个接触角。 最少只需要一个接触角， 依 靠这个接触角每次导通之间的时间的长短就可 以得到不同的组合以传达独特信息的功能。 但 是， 可控制的接触角数量越多， 在同一时间段内可以得到不同距离的数据组合 就越多， 因此 传达的信息内容就越多。