CN105760907A - 一种基于近场感应的终端输入设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于近场感应的终端输入设备及系统，应用于通信技术领域。本发明实施例中的终端输入设备包括底座，底座上设置有天线组、天线控制单元、处理器和通信接口，其中，天线组连接天线控制单元用于感应基于近场感应的电子标签；天线控制单元用于识别天线组感应的电子标签的信息，及感应到电子标签的天线的信息，并由通信接口发送给终端设备。本实施例的终端输入设备可以应用于对携带电子标签的积木、拼图或七巧板等益智玩具的识别，且能配合多种响应处理的终端设备，在增强益智玩具的趣味性的同时能融合多种终端设备。

Description

一种基于近场感应的终端输入设备及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于近场感应的终端输入设备及系统。

背景技术

积木、七巧板、拼图等作为一种儿童玩具，对儿童的智力开发，空间思维训练以及手眼协调能力培养有着很大的帮助，其以塑料或者木头拼接的方式，成本较低，广受欢迎。目前的市场上主要以无电气功能的积木为主，如乐高积木，或者积木的连接扣处有电极，将积木搭好后置入电池可以完成一些声光的控制。其缺点是，这些益智玩具缺乏生动的互动。

发明内容

本发明提供一种基于近场感应的终端输入设备及系统，实现了对携带电子标签的积木、拼图或七巧板等益智玩具的识别，且能配合多种响应处理的终端设备。

本发明提供一种基于近场感应的终端输入设备，包括：底座，所述底座上设置有天线组、天线控制单元、处理器和通信接口；

其中，所述天线组连接所述天线控制单元，用于感应基于近场感应的电子标签；

所述天线控制单元，用于识别所述天线组感应的电子标签的信息，及感应到所述电子标签的天线的信息；

所述处理器，用于读取所述天线控制单元识别的所述电子标签的信息及对应的天线的信息，并将所述电子标签的信息及对应的天线的信息输出给所述通信接口；

所述通信接口，用于将所述电子标签的信息及对应的天线的信息发送给终端设备。

本发明还提供一种基于近场感应的终端输入系统，包括活动件和基于近场感应的终端输入设备，其中，所述活动件内设置包含所述活动件的身份信息的电子标签；

所述基于近场感应的终端输入设备，包括：底座，所述底座上设置有天线组、天线控制单元、处理器和通信接口；

其中，所述天线组连接所述天线控制单元，用于感应基于近场感应的电子标签；

所述天线控制单元，用于识别所述天线组感应的电子标签的信息，及感应到所述电子标签的天线的信息；

所述处理器，用于读取所述天线控制单元识别的所述电子标签的信息及对应的天线的信息，并将所述电子标签的信息及对应的天线的信息输出给所述通信接口；

所述通信接口，用于将所述电子标签的信息及对应的天线的信息发送给终端设备。

可见，本发明实施例中的终端输入设备主要是配合终端设备来使用，当通信接口将电子标签的信息及对应的天线的信息发送给终端设备后，终端设备就可以根据电子标签的信息及对应的天线的信息确定该电子标签放置的位置是否正确，并根据确定的结果生成响应信号，进而完成响应互动。本实施例的终端输入设备可以应用于对携带电子标签的积木、拼图或七巧板等益智玩具的识别，且能配合多种响应处理的终端设备，在增强益智玩具的趣味性的同时能融合多种终端设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的第一实施例结构方框图；

图2是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的第二实施例结构方框图；

图3是本发明一种基于近场感应的终端输入系统的结构方框图；

图4a是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的底座上积木摆放方式的示意图；

图4b是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的底座上积木的另一种摆放方式的示意图；

图4c是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的底座上积木的另一种摆放方式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的第一实施例结构方框图，如图所示，所述终端输入设备包括：底座100，所述底座100上设置有天线组110、天线控制单元120、处理器130和通信接口140，其中：

其中，所述天线组110连接所述天线控制单元120，用于感应基于近场感应的电子标签，其中基于近场感应的电子标签是指支持近场感应通信的电子标签，具体可以为射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)电子标签，近场感应通过RFID进行通信，这样天线组110和电子标签之间采用RFID通信；电子标签也可以为近场通信(NearFieldCommunication，NFC)电子标签，近场感应通过NFC进行通信，这样天线组110和电子标签之间采用NFC通信。

在一个具体的实施例中，天线组110中的各组天线可以分别设置于一个卡槽内，这样当某一个卡槽内放置了携带基于近场感应的电子标签的活动件时，该卡槽内的一组天线就可以感应到电子标签。

所述天线控制单元120，用于识别所述天线组110感应的电子标签的信息，及感应到所述电子标签的天线的信息。其中，这里感应到电子标签的天线的信息可以为天线的位置信息，由于天线组110中各组天线在底座100上的设置位置固定，则知道了感应到电子标签的天线的位置信息，则确定了该基于近场感应的电子标签放置在底座100上哪个天线附近，即电子标签放置的位置。

所述处理器130，用于读取所述天线控制单元120识别的所述电子标签的信息及对应的天线的信息，并将所述电子标签的信息及对应的天线的信息输出给所述通信接口140。

所述通信接口140，用于将所述电子标签的信息及对应的天线的信息发送给终端设备。该通信接口140可以为蓝牙低能耗(BLE)接口，目前蓝牙低能耗的技术广泛应用于输入设备中，具有低功耗，高数据率和高安全性能特点。

需要说明的是，本发明实施例中的终端输入设备主要是配合终端设备来使用，当通信接口140将电子标签的信息及对应的天线的信息发送给终端设备后，终端设备就可以根据电子标签的信息及对应的天线的信息确定该电子标签放置的位置是否正确，并根据确定的结果生成响应信号，进而完成响应互动。本实施例的终端输入设备可以应用于对携带电子标签的积木、拼图或七巧板等益智玩具的识别，且能配合多种响应处理的终端设备，在增强益智玩具的趣味性的同时能融合多种终端设备。

图2是本发明一种基于近场感应的终端输入设备的第二实施例结构方框图。如图所示，本实施例的终端输入设备的结构与上述图1所示的终端输入设备的结构类似，不同的是，本实施例中：

天线组110包括多个天线列111和多个天线行112，所述天线控制单元120包括选择开关121和电子标签识别电路122；所述选择开关121由处理器130控制并和所述电子标签识别电路122电性连接，所述天线列111和天线行112中的天线通过选择开关121与电子标签识别电路122轮换电性导通。其中选择开关121选择分别与各个天线组连接，这样电子标签识别电路122会识别连接的天线组的信息，比如该组天线是否感应到电子标签，从而识别感应到电子标签的天线的信息和电子标签的信息。

其中，天线控制单元120识别的感应电子标签的天线的信息可以包括天线行112和天线列111的位置属性，还可以包括天线感应到电子标签时的场强等级，该场强等级可以确定电子标签放置在底座100上的位置。

可以理解的是，天线组110可以设置为上下两层，其中一层为多个天线横向摆放得到的天线行112，另一层为多个天线纵向摆放得到的天线列111，每个天线行212和每个天线列211会产生一个交点，而每个交点在底座100上也会有一个具体的位置，如果给每个天线行112和天线列111赋予不同的位置属性，那么交点的位置就可以通过天线行112和天线列111的位置属性以类似于平面坐标的方式表示出来。当电子标签放置于底座100上之后总是会被天线行112和天线列111中的天线的感应到，根据感应到某个电子标签天线行112和天线列111的位置属性，即可确定电子标签的位置。

进一步地，为了确保电子标签在被多根天线行中的天线和多根天线列中的天线感应到时，能够对电子标签进行精确定位，可以从多根感应到电子标签的天线行112中忽略场强粗略地将电子标签的纵向位置定在两个天线行之间，从多根感应到电子标签的天线列111中忽略场强粗略地将电子标签的横向位置定在两个天线列之间，两者结合即为电子标签在底座100上的位置；亦可根据两根天线对同一个电子标签的感应的场强的强度比例，对电子标签的位置进行更加具体的定位，例如某电子标签被天线列111的天线2和天线3同时感应到，场强的比例为4：6，则该电子标签的横坐标可以精确为2.6。

此外，在具体的应用实施例中，电子标签识别电路122可以采用AS3911NFC专用芯片，为了适应AS3911NFC专用芯片无单独GPIO口控制选择开关121的特性，通过处理器130对选择开关121进行控制。处理器130通过选择开关121选择天线组110中的某一行(或列)天线，AS3911NFC专用芯片检测该行(或列)天线是否有NFC电子标签，如果有则获取该电子标签的信息，记录该行(或列)的位置信息，检测完成后切换到另一行(或列)，直到把整个天线组的天线都检测完。

进一步地，为了提高对电子标签的识别效率，在天线控制单元120中设置多个电子标签识别电路122，一个天线分组对应一个电子标签识别电路122，选择开关121将每组天线中的天线逐个与电子标签识别电路连接122。

图3是本发明一种基于近场感应的终端输入系统的实施例结构方框图。如图所示，本实施例的终端输入系统包括活动件200和如上述图1或图2所示的终端输入设备，而活动件200内设有包含活动件200的身份信息的电子标签，该电子标签是基于近场感应的电子标签。这里的身份信息可以为活动件200上的内容，比如图案，数字或字母等信息。

这里的活动件200可以为积木、拼图或七巧板等，且该活动件200中包含一个活动件座210，其它活动件200摆放在活动件座210上。本实施例中，通过天线控制单元120识别感应电子标签的天线的位置信息，就可以确定设置电子标签的活动件200在底座100上的位置。

在一个具体的实施例中，天线组110中的各组天线可以分别设置于一个卡槽内，而卡槽的结构和活动件200的结构相对应，这样一个卡槽内就可以放置一个活动件200，而该卡槽内的一组天线就可以感应到电子标签。这里的卡槽主要是对活动件200进行限位，使得活动件200和感应天线的对位更加准确。

为对本发明实施例进一步补充说明，针对基于近场感应的终端输入系统中的活动件为积木的情况，且该终端输入系统通过配合终端设备，就三种积木摆放的识别进行详细阐述。

如图4a所示，底座中设置了总共13个天线列，从左到右依次编号1～13；设置总共6个天线行，从下到上依次编号1～6，整个底座对应被分割为78个小区域，每个区域对应一个编号坐标(n，m)，其中1≤n≤13，1≤m≤6。对应的每个立方体正好或大体放置于一个区域内。每个积木上设置有数字、图案、运算符号等内容，积木内的电子标签的内容包括每个积木的编号，积木的编号与内容对应。图4a中总共有5个积木，每个积木的编号都不一样，具体在电子标签中体现，5个积木携带的内容分别为“1”、“+”、“2”、“＝”、“4”，终端输入设备的底座上的每根天线侦测电子标签后具体将会有编号为4、5、6、7、8的天线列和编号为3的天线行发现电子标签，进一步将感应到电子标签的天线的信息为(4,3)、(5,3)、(6,3)、(7,3)、(8,3)，及电子标签的信息分别为“1”、“+”、“2”、“＝”和“4”发送给终端设备，则终端设备将接收的信息与预设的积木摆放方式对比，认为这种积木摆放方式是有误的，可以通过终端设备的喇叭或屏幕发出“加油”或“再来一次”之类的响应。

图4b是另一种积木摆放方式，同图4a的摆放方式的识别过程一样，最终将感应到电子标签的天线的信息为(8,2)、(9,2)、(10,2)、(11,2)、(12,2)，及电子标签的信息分别为“1”、“+”、“1”、“＝”和“2”发送给终端设备，终端设备将接收的信息与预设的积木摆放方式对比，认为这种积木摆放方式是正确的，可以通过终端设备的喇叭或屏幕发出“你真棒”之类的响应。

图4c是积木摆放的又一种方式，其中每个积木都跨在天线行的两根天线上和天线列的两根天线上，以其中左边第一个“1”为例，它将会被编号为8、9的两根天线列中的天线和编号为1、2的两根天线行中的天线感应到，则将积木的位置确定在两根天线之间。假设编号为8、9的两根天线同时感应到积木，但是在此忽略场强的强弱，直接将感应到电子标签的天线的横坐标标定为8.5，依此类推，编号为1、2的两根天线同时感应到积木，那么将感应到电子标签的天线的纵坐标定为1.5，故感应到左边第一个积木的天线的位置信息为(8.5,1.5)，感应其它积木的天线的位置由此确定。

以上对本发明实施例所提供的基于近场感应的终端输入设备及系统进行了详细介绍，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于近场感应的终端输入设备，其特征在于，包括：底座，所述底座上设置有天线组、天线控制单元、处理器和通信接口；

其中，所述天线组连接所述天线控制单元，用于感应基于近场感应的电子标签；

所述天线控制单元，用于识别所述天线组感应的电子标签的信息，及感应到所述电子标签的天线的信息；

所述处理器，用于读取所述天线控制单元识别的所述电子标签的信息及对应的天线的信息，并将所述电子标签的信息及对应的天线的信息输出给所述通信接口；

所述通信接口，用于将所述电子标签的信息及对应的天线的信息发送给终端设备。

2.根据权利要求1所述的终端输入设备，其特征在于，所述天线组包括多个天线列和多个天线行，所述天线控制单元包括选择开关和电子标签识别电路；所述选择开关由所述处理器控制并和所述电子标签识别电路电性连接，所述天线列和天线行中的天线通过选择开关与电子标签识别电路轮换电性导通。

3.根据权利要求1或2所述的终端输入设备，其特征在于，所述天线组中各组天线分别设置于一个卡槽内。

4.一种基于近场感应的终端输入系统，其特征在于，包括活动件和如1至3任一项权利要求所述的基于近场感应的终端输入设备，其中，所述活动件内设置包含所述活动件的身份信息的电子标签。

5.根据权利要求4所述的终端输入系统，其特征在于，所述电子标签为近场通信NFC电子标签，所述近场感应通过NFC进行通信；

或，所述电子标签为射频识别RFID电子标签，所述近场感应通过RFID进行通信。

6.根据权利要求4或5所述的终端输入系统，其特征在于，所述活动件为积木、拼图或七巧板。

7.根据权利要求4或5所述的终端输入系统，其特征在于，所述活动件中包含一个活动件座，其它活动件摆放在活动件座上。