专利名称：运动设备及其连接装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及光电及电子机械控制技术，尤其涉及一种运动设备及其连接装置的控制方法。
背景技术：
随着运动设备制造技术的发 展和用户需求的多样化，各种各样不同功能的运动设备应运而生。但是，现有的运动设备使用时的操作是较为普通的方式，即人工操作，不够便捷，另外，该运动设备可以由多人使用，不够专有私有化，无法满足高度的个人化定制要求。
发明内容
本发明提供了一种运动设备及其连接装置的控制方法，以解决现有运动设备使用不够便捷的问题，以满足用户高度专有私有化的个人定制需求。本发明提供了一种指纹认证的运动设备，包括位于该运动设备内的电路系统以及位于该运动设备外表面的电池舱、机械开关、指纹识别器和连接装置，该连接装置包括电磁锁扣、连接带和将所述连接带的一端固定在该运动设备上的连接带固定端，所述电磁锁扣包括电磁锁扣槽和与所述连接带的另一端相连的电磁锁扣端，其中所述机械开关，用于控制所述电路系统电源的开启和关闭；所述电池舱，用于存放电池；所述指纹识别器，用于为用户提供指纹信息的输入界面；所述电路系统，与所述电池和所述指纹识别器相连，用于从所述电池获得需要的工作电压，从所述指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对所述当前指纹信息进行验证，若通过验证，则向所述电磁锁扣的控制电路输出或关断电流；所述电磁锁扣槽，用于根据所述电路系统的输入电流的通过或关断吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带或不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。优选地，所述电路系统包括电源管理模块以及与所述电源管理模块均相连的指纹识别模块、微处理器、存储器和锁扣控制器，其中所述电源管理模块，用于为所述指纹识别模块、所述微处理器、所述存储器和所述锁扣控制器提供各自需要的工作电压；所述指纹识别模块，用于从所述指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对所述当前指纹信息进行处理，并向所述微处理器发送处理后的当前指纹信息；所述存储器，用于保存指纹信息；所述微处理器，与所述指纹识别模块和所述存储器相连，用于将从所述指纹识别模块获得的处理后的所述当前指纹信息和从所述存储器获得的所述指纹信息进行比较，若二者一致，则向所述锁扣控制器发送控制信号；以及，所述指纹信息的存储控制；所述锁扣控制器，与所述微处理器相连，用于根据来自所述微处理器的所述控制信号向所述电磁锁扣的控制电路输出或关断电流。优选地，所述指纹识别模块包括指纹采集单元和指纹数据处理单元，其中所述指纹采集单元，与所述指纹识别器相连，用于从所述指纹识别器获得用户在所述输入界面滑动手指后输入的当前指纹信息；所述指纹数据处理单元，用于对所述指纹采集单元获得的所述当前指纹信息进行处理，并向所述微处理器发送处理后的当前指纹信息。优选地，所述指纹识别器的类型为光学传感、半导体电容传感、半导体压感传感、半导体热敏传感、光电传感、超声波扫描传感或生物射频传感；和/或所述电池为可充电电池。优选地，所述存储器，具体用于预存指纹信息或通过从所述指纹采集模块对用户 指纹进行采集获得指纹信息并保存。优选地，所述锁扣控制器，具体用于采用继电器与电磁锁配合的方式，根据来自所述微处理器的所述控制信号向所述电磁锁的控制电路输出或关断电流。优选地，所述运动设备还包括位于该运动设备外表面的指示灯；所述锁扣控制器，还用于根据所述电源管理模块的工作状态控制所述指示灯点亮或熄灭。优选地，所述电磁锁扣槽，具体用于根据所述电路系统输入的非零电流吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带，以及所述电路系统输入的零电流不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。本发明还提供了一种运动设备的连接装置的控制方法，该方法包括所述运动设备在所述机械开关开启后，获得用户的当前指纹信息；所述运动设备将所述当前指纹信息与预存指纹信息进行比对，若二者一致，则控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带，或者控制所述电磁锁扣槽不吸弓I所述电磁锁扣端以松开所述连接带。优选地，所述运动设备控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带之后，该方法还包括所述运动设备在所述机械开关关闭后，控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带；或者所述运动设备控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带之后，该方法还包括控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带。上述运动设备具有电路系统，在使用时的操作(系、解鞋带)是通过指纹采集认证及电磁控制技术来实现，具体只需要用手指接触一下设备上的指纹识别器并轻轻滑动即可，整个操作过程更加便捷；另外，只能通过自己的指纹认证才能使用，更加私有化，可实现高度的个人化定制。
图I为本发明运动设备电路系统的结构示意图；图2为本发明微处理器与指纹识别模块的连接示意图3为本发明电磁锁扣控制电路的结构示意图；图4为本发明指纹采集存储过程的流程图；图5为本发明指纹验证过程的流程图；图6为本发明左脚设备左侧直视示意图；图7为本发明左脚设备右侧直视示意图；图8为本发明左脚设备俯视不意图；图9为本发明右脚设备右侧直视示意图； 图10为本发明右脚设备左侧直视示意图；图11为本发明右脚设备俯视示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本发明提供了一种指纹认证的运动设备，其包括位于该运动设备内的电路系统以及位于该运动设备外表面的电池舱、机械开关、指纹识别器和连接装置，该连接装置包括电磁锁扣、连接带和将所述连接带的一端固定在该运动设备上的连接带固定端，所述电磁锁扣包括电磁锁扣槽和与所述连接带的另一端相连的电磁锁扣端，其中所述机械开关，用于控制所述电路系统电源的开启和关闭；所述电池舱，用于存放电池；所述指纹识别器，用于为用户提供指纹信息的输入界面；所述电路系统，与所述电池和所述指纹识别器相连，用于从所述电池获得需要的工作电压，从所述指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对所述当前指纹信息进行验证，若通过验证，则向所述电磁锁扣的控制电路输出或关断电流；所述电磁锁扣槽，用于根据所述电路系统的输入电流的通过或关断吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带或不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。上述电磁锁扣槽是固定的，电磁锁扣端是活动的。其中，电路系统的结构如图I所示，该电路系统包括指纹识别模块11、微处理器12、存储器13、锁扣控制器14和电源管理模块15，其中所述电源管理模块，用于为所述指纹识别模块、所述微处理器、所述存储器和所述锁扣控制器提供各自需要的工作电压；所述指纹识别模块，用于从所述指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对所述当前指纹信息进行处理，并向所述微处理器发送处理后的当前指纹信息；所述存储器，用于保存指纹信息；所述微处理器，与所述指纹识别模块和所述存储器相连，用于将从所述指纹识别模块获得的处理后的所述当前指纹信息和从所述存储器获得的所述指纹信息进行比较，若二者一致，则向所述锁扣控制器发送控制信号；也用于指纹信息的存储控制；所述锁扣控制器，与所述微处理器相连，用于根据来自所述微处理器的所述控制信号向所述电磁锁扣的控制电路输出或关断电流。
下面分别对各模块进行详细介绍(I)指纹识别模块鉴于设备空间所限，尽可能使用较小体积的模块。模块的接口也尽可能使用简单的。比较基本的模块接口 地(GND)、复位控制(Reset)、串行接收端(RXD)、串行发送端(TXD)、模块电源使能控制(PowerEN)、模块电源(VCC)。接口可选用晶体管-晶体管逻辑门电路(TTL)类型的，省去电压转换芯片。通常的模块电源VCC电压为5V。指纹识别模块通常由指纹采集单元和指纹数据处理单元两部分构成。本发明中采用滑动式的指纹识别；指纹采集存储器中可预存指纹信息，设备使用时将无需重新对指纹进行采集；也可在设备使用时，进行指纹采集；指纹识别器的类型可以为光学传感、半导体电容传感、半导体压感传感、半导体热敏传感、光电传感、超声波扫描传感或生物射频传感等； (2)微处理器(MQJ)可选供电电压为5V的微处理器，其与指纹识别模块的连接电路如图2所示；(3)锁扣控制器锁扣控制器的控制电路采用继电器与电磁锁配合使用的方式，如图3所示，继电器使用封装尽可能小的表面贴片或插针方式；图3中的指示灯在该运动设备的外表面可见，即该运动设备还带有可以位于外表面的指示灯。图3所示的电磁锁扣控制电路的电磁锁扣在关闭(系带)状态下，可承受的外界拉力值的大小由电磁锁扣锁片接触面积、制作材料及设计电路通过的电流大小等因素决定。具体产品规格可根据设备使用者的实际使用需求进行定制。电磁锁采用低电压驱动。鉴于置放各电子及机械功能模块的空间有限，电磁锁扣控制电路设计的通过电流的大小一般控制在IOOmA以下，相应的供电电池容量根据可置放空间的大小一般可做到2000mAH以上，电池采用可充电电池。这种情况下，电磁锁扣控制电路的有效连续使用时间可持续大约20小时左右；(4)存储器由于该运动设备主要为个人单独使用，通常情况下指纹信息存储仅限于设备拥有者本人的指纹，可以将两手的全部十个指纹设置存储，因此存储器采用较小容量即可，且存储类型需要断电后指纹信息不丢失；该存储器可预存有指纹信息或从所述指纹采集模块对用户指纹进行采集获得指纹信息并保存，具体过程可参见图4 ;该过程包括步骤401、采集指纹；步骤402、判断当前指纹是否采集成功，若采集成功，执行步骤403，若未成功，则返回步骤401 ；步骤403、存储当前指纹；步骤404、判断当前指纹是否存储成功，若成功，执行步骤405，若未成功，返回步骤 403 ；步骤405、采集新的指纹，转向步骤402。对应地，微处理器进行指纹验证过程如图5所示，该过程包括步骤501、采集指纹；
步骤502、判断当前指纹是否采集成功，若采集成功，执行步骤503，若未成功，则返回步骤501 ；步骤503、验证指纹；步骤504、判断指纹验证是否成功，若是，执行步骤505，否则，结束；步骤505、开启电磁锁；步骤506、延时3秒复位；结束。(5)电源管理模块充电电池电压采用12V，电池体积根据可利用的设备空间及电池容量大小综合考虑，在可利用的空间范围内使用容量尽可能大的电池，以确保尽可能长的电池持续供电时 间。在电池与各电路功能模块之间采用电压转换芯片(DC/DC、LDO等)将电压转换到各电路功能模块需要的电压值。电池的充电，从设备的电池舱中将电池取出，利用外部电源充电(例如可使用万能充电器等)。上述运动设备的外观示意图如图6至图11所示，其中，所述电磁锁扣槽，具体用于根据所述电路系统输入的非零电流吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带，以及所述电路系统输入的零电流不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。对于运动设备的电路系统的保护，需要确保各电路模块所在空间的牢固性、稳定性、空间外壁较好的机械强度以及空间外壁材料较好的绝缘性能。根据设计需求，也可将指纹识别器置于运动设备的内侧，即与图6或图9所示的指纹识别器位置对称，也可将指纹识别器置于运动设备的其它需要的位置，以方便使用操作为宜。同样，机械开关以及电池舱的位置也可根据设计需要放置设备的其它合适位置。本发明还提供了一种上述运动设备的连接装置控制方法，该方法包括步骤101、运动设备在所述机械开关开启后，获得用户的当前指纹信息；步骤102、运动设备将所述当前指纹信息与预存指纹信息进行比对，若二者一致，则控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带，或者控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。另外，所述运动设备控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带之后，该方法还包括所述运动设备在所述机械开关关闭后，控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带；或者，所述运动设备控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带之后，该方法还包括控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带。上述连接带可以为鞋带。所述运动设备可为运动鞋。进一步地，在上述步骤101之前，还包括将充好电的电池放入该运动设备中。使用上述运动设备的操作过程为在运动设备的电池舱内装入充满电的电池，打开机械开关，电源管理模块激活有效，各功能模块上电，设备指示灯点亮；然后进行指纹采集，手指接触指纹识别器并轻轻滑动，指纹识别成功后，电磁锁扣打开。(也可设计为手指接触指纹识别器并轻轻滑动，指纹识别成功后，电磁锁扣端锁住。)在模块上电情况下，将电磁锁扣的独立的两片磁片(即电磁锁扣槽和电磁锁扣端中的磁片)接触后，电磁锁扣上锁(磁片吸引)。在正常上电的状态下，电磁锁扣始终处于上锁状态。当电磁锁电路断电时，电磁锁扣处于开锁状态(磁片不吸引)。上述运动设备具有电路系统，在使用时的操作(系、解鞋带)是通过指纹采集认证及电磁控制技术来实现，具体只需要用手指接触一下设备上的指纹识别器并轻轻滑动即可，整个操作过程更加便捷；另外，只能通过自己的指纹认证才能使用，更加私有化，可实现高度的个人化定制。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改 或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种运动设备，其特征在于，包括位于该运动设备内的电路系统以及位于该运动设备外表面的电池舱、机械开关、指纹识别器和连接装置，该连接装置包括电磁锁扣、连接带和将所述连接带的一端固定在该运动设备上的连接带固定端，所述电磁锁扣包括电磁锁扣槽和与所述连接带的另一端相连的电磁锁扣端，其中 所述机械开关，用于控制所述电路系统电源的开启和关闭； 所述电池舱，用于存放电池； 所述指纹识别器，用于为用户提供指纹信息的输入界面； 所述电路系统，与所述电池和所述指纹识别器相连，用于从所述电池获得需要的工作电压，从所述指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对所述当前指纹信息进行验证，若通过验证，则向所述电磁锁扣的控制电路输出或关断电流； 所述电磁锁扣槽，用于根据所述电路系统的输入电流的通过或关断吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带或不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。
2.根据权利要求I所述的运动设备，其特征在于 所述电路系统包括电源管理模块以及与所述电源管理模块均相连的指纹识别模块、微处理器、存储器和锁扣控制器，其中 所述电源管理模块，用于为所述指纹识别模块、所述微处理器、所述存储器和所述锁扣控制器提供各自需要的工作电压； 所述指纹识别模块，用于从所述指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对所述当前指纹信息进行处理，并向所述微处理器发送处理后的当前指纹信息； 所述存储器，用于保存指纹信息； 所述微处理器，与所述指纹识别模块和所述存储器相连，用于将从所述指纹识别模块获得的处理后的所述当前指纹信息和从所述存储器获得的所述指纹信息进行比较，若二者一致，则向所述锁扣控制器发送控制信号；以及，所述指纹信息的存储控制； 所述锁扣控制器，与所述微处理器相连，用于根据来自所述微处理器的所述控制信号向所述电磁锁扣的控制电路输出或关断电流。
3.根据权利要求2所述的运动设备，其特征在于 所述指纹识别模块包括指纹采集单元和指纹数据处理单元，其中 所述指纹采集单元，与所述指纹识别器相连，用于从所述指纹识别器获得用户在所述输入界面滑动手指后输入的当前指纹信息； 所述指纹数据处理单元，用于对所述指纹采集单元获得的所述当前指纹信息进行处理，并向所述微处理器发送处理后的当前指纹信息。
4.根据权利要求I所述的运动设备，其特征在于 所述指纹识别器的类型为光学传感、半导体电容传感、半导体压感传感、半导体热敏传感、光电传感、超声波扫描传感或生物射频传感；和/或所述电池为可充电电池。
5.根据权利要求2所述的运动设备，其特征在于 所述存储器，具体用于预存指纹信息或通过从所述指纹采集模块对用户指纹进行采集获得指纹信息并保存。
6.根据权利要求2所述的运动设备，其特征在于所述锁扣控制器，具体用于采用继电器与电磁锁配合的方式，根据来自所述微处理器的所述控制信号向所述电磁锁的控制电路输出或关断电流。
7.根据权利要求6所述的运动设备，其特征在于，所述运动设备还包括位于该运动设备外表面的指示灯； 所述锁扣控制器，还用于根据所述电源管理模块的工作状态控制所述指示灯点亮或熄灭。
8.根据权利要求2所述的运动设备，其特征在于 所述电磁锁扣槽，具体用于根据所述电路系统输入的非零电流吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带，以及所述电路系统输入的零电流不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。
9.一种权利要求1-8任一权利要求所述的运动设备的连接装置的控制方法，其特征在于，该方法包括 所述运动设备在所述机械开关开启后，获得用户的当前指纹信息； 所述运动设备将所述当前指纹信息与预存指纹信息进行比对，若二者一致，则控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带，或者控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于 所述运动设备控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带之后，该方法还包括 所述运动设备在所述机械开关关闭后，控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带；或者 所述运动设备控制所述电磁锁扣槽不吸引所述电磁锁扣端以松开所述连接带之后，该方法还包括 控制所述电磁锁扣槽吸引所述电磁锁扣端以系上所述连接带。
全文摘要
本发明提供了一种运动设备及其连接装置的控制方法，该运动设备包括位于其内的电路系统及位于其外表面的电池舱、机械开关、指纹识别器和连接装置，该连接装置包括电磁锁扣、连接带和将连接带的一端固定在该运动设备上的连接带固定端，电磁锁扣包括电磁锁扣槽和与连接带的另一端相连的电磁锁扣端；电路系统，用于从电池获得需要的工作电压，从指纹识别器获得用户的当前指纹信息，对当前指纹信息进行验证，若通过验证，则向电磁锁扣的控制电路输出或关断电流；电磁锁扣槽，用于根据电路系统的输入电流的通过或关断吸引电磁锁扣端以系上连接带或不吸引电磁锁扣端以松开连接带。上述运动设备使用非常便捷，只需用手指在设备的指纹识别器上滑动一下即可。
文档编号G06K9/00GK102921147SQ20121044303
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者吕朝辉 申请人:大唐微电子技术有限公司