一种低功耗超声波人脸识别考勤机的制作方法

1.本实用新型涉及考勤机技术领域，尤其涉及一种低功耗超声波人脸识别考勤机。


背景技术：

2.随着人脸识别技术发展，目前人脸识别考勤机(下文简称考勤机)已经开始在厂企推广应用。因为员工出勤时间存在不确定性，目前市面上的考勤机为全天常开工作，以确保响应度来优化用户体验。但是长时间开启的摄像头、显示屏、背光、cpu造成设备持续产生较大功耗，发热严重，影响设备整机寿命，带来售后维护成本，并且浪费能源，长期过热工作还带来安全隐患。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种低功耗超声波人脸识别考勤机，考勤机平时休眠工作，通过超声波探测到有人接近时，唤醒考勤机进入全速工作模式，达到不影响实际体验，并降低功耗、降低发热、延长设备寿命的目的。
4.本实用新型提供一种低功耗超声波人脸识别考勤机，包括机体，所述机体内集成有超声波发射接收电路、处理器、摄像头、显示屏电路、电源管理电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路，所述超声波发射接收电路、摄像头、显示屏电路、电源管理电路、通信模块与所述处理器连接，所述超声波发射接收电路、显示屏电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路与所述电源管理电路连接，所述补光灯及恒流驱动电路与所述摄像头连接。
5.进一步地，所述超声波发射接收电路包括放大器、第一三极管、单片机、第二三极管、单电源电平转换芯片、超声波发射器、超声波接收器，所述超声波接收器、所述第一三极管的基极与所述放大器连接，所述第一三极管的发射集接地，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述单片机连接，所述第二三极管的集电极、所述单片机与所述处理器连接，所述第二三极管的发射集与所述单电源电平转换芯片连接，所述单电源电平转换芯片与所述超声波发射器连接。
6.进一步地，所述显示屏电路包括显示屏背光升压芯片、显示屏供电芯片和显示屏连接器，所述显示屏背光升压芯片、所述显示屏供电芯片与所述显示屏连接器连接，所述显示屏连接器与所述处理器连接。
7.进一步地，还包括若干动态随机存储器，所述动态随机存储器与所述处理器、所述电源管理电路连接。
8.进一步地，还包括非易失性存储器，所述非易失性存储器与所述处理器、所述电源管理电路连接。
9.进一步地，所述电源管理电路包括电源管理芯片和电源芯片，所述电源管理芯片、所述电源芯片与所述处理器、超声波发射接收电路、显示屏电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路、动态随机存储器、非易失性存储器连接。
10.进一步地，还包括开关直流升压电路，所述处理器设有hdmi接口，所述hdmi接口与
所述开关直流升压电路连接。
11.进一步地，还包括摄像头供电电路，所述摄像头供电电路与所述摄像头连接。
12.进一步地，所述补光灯及恒流驱动电路包括补光灯、摄像头供电驱动芯片和摄像头补光升压电路，所述摄像头补光升压电路与所述补光灯连接，所述摄像头供电驱动芯片与所述摄像头连接。
13.进一步地，所述动态随机存储器为双倍速率同步动态随机存储器，所述非易失性存储器为emmc存储器。
14.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
15.本实用新型提供一种低功耗超声波人脸识别考勤机，包括机体，机体内集成有超声波发射接收电路、处理器、摄像头、显示屏电路、电源管理电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路，超声波发射接收电路、摄像头、显示屏电路、电源管理电路、通信模块与处理器连接，超声波发射接收电路、显示屏电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路与电源管理电路连接，补光灯及恒流驱动电路与摄像头连接。本实用新型通过工作电流仅8ma的超声模块，探测人脸识别设备前的人员距离情况，判定是否全速开启人脸识别设备或进入睡眠低功耗状态；考勤机平时休眠工作，通过超声波探测到有人接近时，唤醒考勤机进入全速工作模式，达到不影响实际体验，并降低功耗、降低发热、延长设备寿命的目的。
16.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1为本实用新型的一种低功耗超声波人脸识别考勤机原理框图；
19.图2为本实用新型的一种低功耗超声波人脸识别考勤机原理示意图；
20.图3为本实用新型的一种低功耗超声波人脸识别考勤机硬件系统架构图；
21.图4为本实用新型的超声波发射接收电路图一；
22.图5为本实用新型的超声波发射接收电路图二；
23.图6为本实用新型的超声波发射接收电路图三；
24.图7为本实用新型的摄像头电路图；
25.图8为本实用新型的显示屏背光升压芯片、显示屏供电芯片电路图；
26.图9为本实用新型的显示屏连接器电路图；
27.图10为本实用新型的电源管理芯片电路图；
28.图11为本实用新型的电源芯片电路图一；
29.图12为本实用新型的电源芯片电路图二；
30.图13为本实用新型的开关直流升压电路图；
31.图14为本实用新型的摄像头供电驱动芯片电路图；
32.图15为本实用新型的摄像头补光升压电路图。
具体实施方式
33.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
34.一种低功耗超声波人脸识别考勤机，如图1所示，包括机体，机体内集成有超声波发射接收电路、处理器、摄像头、显示屏电路、电源管理电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路、若干动态随机存储器、非易失性存储器，超声波发射接收电路、摄像头、显示屏电路、电源管理电路、通信模块、动态随机存储器与处理器连接，超声波发射接收电路、显示屏电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路、动态随机存储器与电源管理电路连接，补光灯及恒流驱动电路与摄像头连接。如图2所示，通过工作电流仅8ma的超声波发射接收电路，来探测人脸识别考勤机前的人员距离情况，判定是否全速开启人脸识别设备或进入睡眠低功耗状态。通过超声波探测到有人接近时，唤醒考勤机进入全速工作模式，达到不影响实际体验，并降低功耗、降低发热、延长设备寿命的目的。
35.如图3所示，处理器采用rk3288 core，通过i2c接口与电源管理电路通信，如图3、图7所示，摄像头通过mipi接口与处理器通信，摄像头与摄像头供电电路连接，由摄像头供电电路供电，动态随机存储器为双倍速率同步动态随机存储器(ddr)，处理器运行起来后要处理大量的临时数据，将临时数据放到双倍速率同步动态随机存储器中，非易失性存储器为emmc存储器，处理器将需要保存的数据放在emmc存储器中，通信模块为wifi通信模块，处理器将拍摄的像通过wifi通信模块实时传给后台。
36.如图4-图6所示，超声波发射接收电路包括放大器u1 lmc6034、第一三极管q1、单片机u2 em78p15、第二三极管q2、单电源电平转换芯片u3 max232、超声波发射器ls2、超声波接收器ls1，超声波接收器ls1、第一三极管q1的基极与放大器u1 lmc6034连接，第一三极管q1的发射集接地，第一三极管q1的集电极与第二三极管q2的集电极连接，第二三极管q2的基极与单片机u2 em78p15连接，第二三极管q2的集电极、单片机u2 em78p15通过转换器u5与处理器连接，第二三极管q2的发射集与单电源电平转换芯片u3 max232连接，单电源电平转换芯片u3 max232与超声波发射器ls2连接。单片机u2 em78p15控制单电源电平转换芯片u3 max232发射超声波，放大器u1 lmc6034接收超声波后反馈给单片机u2 em78p15，单片机u2 em78p15唤醒处理器，处理器唤醒摄像头开始摄像。
37.如图8、图9所示，显示屏电路包括显示屏背光升压芯片u5300、显示屏供电芯片u5301和显示屏连接器j5300，由显示屏背光升压芯片u5300组成的升压电路、由显示屏供电芯片u5301组成的供电电路与显示屏连接器连接j5300，显示屏连接器j5300通过lvds接口与处理器连接，处理器唤醒显示屏开始工作，把摄像头拍摄的像实时显示出来。
38.如图10-图12所示，电源管理电路包括电源管理芯片u2100和电源芯片u2101和u2102，电源管理芯片u2100、电源芯片u2101和u2102与处理器、超声波发射接收电路、显示屏电路、通信模块、补光灯及恒流驱动电路、动态随机存储器、非易失性存储器连接。电源管理电路把输入5v电压转换成各个模块需要的电压。
39.如图13所示，还包括开关直流升压电路，本实施例中为boost升压电路，由u2101组成，处理器设有hdmi接口，hdmi接口与开关直流升压电路连接，将音频及视频信号发送至电脑端。
40.如图14、图15所示，补光灯及恒流驱动电路包括补光灯led4501等、摄像头供电驱动芯片u4500和摄像头补光升压电路，摄像头补光升压电路由u4504等组成，摄像头补光升压电路与补光灯led4501等连接，电压升起来后，驱动补光灯发光，摄像头供电驱动芯片u4500与摄像头连接。
41.本实用新型的超声波发射接收电路根据工作区域探测情况，来决定是否唤醒处理器、显示屏、摄像头、wifi通信模块、补光灯等外设。整个电路中，耗电量从大到小依次是处理器、显示屏及背光、摄像头。
42.当考勤机开机后，打开超声波发射接收电路、摄像头、补光灯、显示屏及背光、运行处理器的人脸识别算法、wifi通讯模块。
43.考勤机在10分钟没有人靠近后，关闭摄像头、补光灯、显示屏及背光、wifi通讯模块，并停止算法，设置处理器进入待机低功耗模式，但超声波发射接收电路仍然工作，持续对外发送超声波。
44.当有人体靠近时，超声波遇到障碍产生反射波至超声波发射接收电路，空气中超声波传播速度为340m/s，依据计时器记录时间t，就可计算出发射点距障碍物的距离(s)，s＝340t/2。当超声波发射接收电路探测到人体靠近距离《＝2米时，立即输出中断唤醒处理器和摄像头进入准备模式，当探测到人体靠近距离《＝1米时，立即打开补光灯、显示屏及背光、wifi通讯模块等外设，当人体靠近考勤机0.3米时，设备已经迅速进入工作状态，此时摄像头捕捉人像提取关键参数与库存参数比对，完成识别和打卡签到动作。
45.考勤机在10分钟没有人靠近后，回到前2步的状态，此时系统工作在低功耗状态，主要有8ma工作电流的超声波发射接收电路值守和15ma左右的系统维持功耗。
46.正常人步行速度约1s/米，因为设置为2米距离唤醒处理器与摄像头，1米距离打开所有外设进入全速状态，人体0.3米左右完成打卡签到，体验无卡顿无延迟，与考勤机常开的模式相比不会有明显差异。
47.本实用新型通过超声波测距技术结合人脸识别考勤机，将考勤机的平时待机功耗由2-3w降低至0.1w。由于考勤机一天连续工作时间一般不超过2小时，因此一天24小时功耗有效降低80％以上，仅为常开模式的10-20％。有效延降低功耗，减少发热，延长设备整体寿命，降低了维护及售后成本，具有较大的社会效益和经济价值。应当理解的是，本实用新型适用于包括但不局限于人脸识别考勤机的需要人体检测的设备低功耗处理产品。
48.以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。