基于藍(lán)牙技術(shù)的指環(huán)遙控器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方案

藍(lán)牙技術(shù)以通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展為契機(jī)，憑借其安全、低消耗、低成本、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，基于藍(lán)牙技術(shù)的遙控器也在小規(guī)模內(nèi)得到應(yīng)用。然而已存的基于藍(lán)牙技術(shù)的遙控器并沒有擺脫傳統(tǒng)紅外遙控器的功能實(shí)現(xiàn)方式與外形設(shè)計(jì)，并不能將藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮。本文提出的基于此技術(shù)的指環(huán)遙控器，采用指環(huán)形的外部封裝，可直接安置在用戶手指上，通過手勢(shì)方向進(jìn)行操作。使得遙控器在外觀上有了巨大的改革，體積有了顯著的縮小，并在很大程度上提高了遙控器的便利性。

1 、指環(huán)遙控器外形

本遙控器總體外觀為指環(huán)形，可戴于手指上，分為固定滑道和客戶端控制轉(zhuǎn)環(huán);在控制轉(zhuǎn)環(huán)面上設(shè)有四個(gè)按鍵分別是模式選擇鍵、自定義鍵、增量鍵、減量鍵?？刂妻D(zhuǎn)環(huán)內(nèi)設(shè)空腔用于嵌入藍(lán)牙模塊，陀螺儀方向感知系統(tǒng)，以及供電系統(tǒng)。當(dāng)對(duì)遙控器進(jìn)行操作時(shí)，可用拇指撥動(dòng)控制轉(zhuǎn)環(huán)，進(jìn)行按鍵選擇并操作，還可以通過向不同方向甩動(dòng)手指來進(jìn)行相關(guān)的控制操作。

2 、藍(lán)牙指環(huán)遙控器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文提出的藍(lán)牙指環(huán)遙控器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能的簡單，以充分發(fā)揮便捷性、即時(shí)性與環(huán)保特性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。用戶控制端與指令處理端均以微型可充電鋰電池供電。用戶控制端采用陀螺儀傳感器進(jìn)行信息采集，識(shí)別用戶指令，采用藍(lán)牙傳輸技術(shù)進(jìn)行短距離高效傳輸，并在指令處理端進(jìn)行解碼傳達(dá)，執(zhí)行用戶指令。

2.1 用戶控制及指令識(shí)別

藍(lán)牙指環(huán)遙控器啟動(dòng)后，用戶控制端與處理端進(jìn)行交互式信息式信息傳輸，匹配PIN 碼后自動(dòng)連接。用戶控制端主要采用三軸陀螺儀技術(shù)進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別。

如圖2 所示，三軸陀螺儀傳感器利用MEMS類加速度計(jì)，在與外界物體一同運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)部的質(zhì)量塊使彈簧或阻尼器受力，輸出電壓變化，感知外部加速度。陀螺儀的軸的底部以點(diǎn)的形式被固定，除底點(diǎn)之外，仍具有三向自由度。當(dāng)傾斜力作用于軸頂時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A、C 反向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)B、D 同向運(yùn)動(dòng)。AC 指點(diǎn)組合將使軸在運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，以合適的角度運(yùn)動(dòng)。傾斜角度超過直角時(shí)，A、C 質(zhì)點(diǎn)交互移位，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)受傾斜力阻礙，軸運(yùn)動(dòng)減緩，邊緣旋轉(zhuǎn)超過180 度時(shí)，另一側(cè)邊緣促使軸反向運(yùn)動(dòng)。AC 質(zhì)點(diǎn)處于相反位置時(shí)，傾斜力阻礙效果較大，其在平面內(nèi)的相對(duì)位移及AC連線與水平軸的相對(duì)角度變化，可體現(xiàn)出外部測(cè)量的改變。軸的不變性是陀螺儀的工作依托。以此為原理，可測(cè)量角速度，判別物體運(yùn)動(dòng)方向。用戶按一定方向移動(dòng)手指發(fā)送指令，指令識(shí)別模塊通過陀螺轉(zhuǎn)子與內(nèi)、外框架間相對(duì)自由度的變化以及三軸偏轉(zhuǎn)方向的變化來確定用戶指示方向，并采用統(tǒng)一的手勢(shì)與指令的對(duì)應(yīng)方式，對(duì)指令進(jìn)行編碼。指令模式圖如圖3。

2.2 指令傳輸

利用藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，簡化用戶終端與受控設(shè)備的通信渠道。嵌入式藍(lán)牙設(shè)備自適應(yīng)跳頻技術(shù),它是基于自動(dòng)信道質(zhì)量分析的一種自適應(yīng)頻率和功率自適應(yīng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它可以自動(dòng)調(diào)頻調(diào)整，降低外界干擾、截獲概率和發(fā)射功率，達(dá)到無干擾跳頻的長時(shí)間保持高質(zhì)量的通信通道的目的。通信過程中，通過使用已知的穩(wěn)定可用的頻點(diǎn)，來提高傳輸質(zhì)量?？傊? 基于藍(lán)牙的指令傳輸, 它的快速響應(yīng)和跳頻系統(tǒng)設(shè)置命令傳輸具有較高的抗干擾和穩(wěn)定性。同時(shí)藍(lán)牙設(shè)備在用戶端無指令的閑置時(shí)間內(nèi)，進(jìn)入低功耗的sleep模式，在很大程度上減少了所消耗的能源。

2.3 指令解碼

指令處理端的微處理器啟動(dòng)后，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，與用戶處理端匹配PIN 碼后連接。匹配成功時(shí)，指令處理端發(fā)送成功匹配標(biāo)志信號(hào)，并以包形式傳輸當(dāng)前內(nèi)部DS1302 芯片的初始化程序，進(jìn)行時(shí)間同步初始化。開啟兩個(gè)定時(shí)器，分別進(jìn)行傳輸協(xié)議的時(shí)間校準(zhǔn)和指令傳輸真實(shí)性時(shí)間長度校準(zhǔn)。在指令處理端對(duì)所得數(shù)據(jù)采與微處理器中已存的標(biāo)準(zhǔn)指令數(shù)據(jù)包對(duì)比，解析指令并執(zhí)行。為增加設(shè)備的實(shí)用性與穩(wěn)定性，指令處理端編入指令檢測(cè)功能，指令成功傳輸或指令多次解析失敗，分別進(jìn)行兩種明顯提示。由于同微網(wǎng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)小于最大限額，指令信息及數(shù)量也處于較低的范圍之內(nèi)，所以指令碰撞的可能性極低，保證了指令解碼及指令執(zhí)行的可靠性。