[发明专利]一种实时击键压力采集系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及信号采集技术，具体说就是一种实时击键压力采集系统。

(二)背景技术

击键压力采集系统是基于击键特征的人体生物特征识别系统很重要的一个环节，目前还没有出现通用的击键压力采集系统。现在已有的几种击键压力采集方法都存在各自的缺点。Bo1duc等人提出了一种测量击键压力的方法。这种方法是基于压力敏感电阻的。将一个压敏电阻安装在键盘底部，通过测量电阻的变化来体现击键压力的变化。但这种方法仅使用一个压敏电阻来测量整个键盘的压力，这使得压敏电阻的安装位置将影响测量数据的准确性。对离压敏电阻距离不同的键来说，数据的一致性无法保证。李响等人提出了一个可以采集压力信息的压力感应键盘。但从他们所采集的数据来看，这一键盘在用户的一个击键过程中只采集一个压力值。这无疑丢失了很多对生物特征识别十分重要的信息，比如压力的变化特性等。在另外一些击键特征识别系统中提出了另一种压力采集键盘。这种键盘利用数据采集卡与电脑连接，键盘上的压力传感器通过数据采集卡将压力数据传输给电脑。这一方法虽然具有高分辨率的好处，但大多数电脑并不配备数据采集卡，使得这一键盘无法应用在普通计算机中。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种在不改变用户接口情况下，键入数据的同时，实时准确采集击键压力的实时击键压力采集系统。

本发明的目的是这样实现的：它是由压力传感器和接口电路组成的，压力传感器连接接口电路，所述的压力传感器使用四个应变片组成一个惠斯通全桥电路，将电阻的变化转换为电压的变化再进行采集，压力传感器安装在标准键盘每个按键的底部，包括键帽和回弹装置，设置两块隔板，上隔板有12个孔洞，正对着12个传感器，两排固定支架用于固定传感器，当用户按下按键时，回弹装置将变形，其底部的凸起触及压力传感器的按钮，将压力传递给传感器，松开按键后，回弹装置恢复原状，使键帽抬起；所述的接口电路包括放大器、多路复选器、模数转换器和主控制器，放大器连接多路复选器，多路复选器连接模数转换器，模数转换器连接主控制器；其中放大器的作用是放大微弱的毫伏级电压信号至±5v，这一数值的选择是根据ADC的输入要求，采用低功耗高精度的仪表放大器AD620，多路复选器的作用是选通12路信号中的一路进行数字化及相应处理，两个8路模拟信号复用器组成一个16路的多路复用电路，满足12路信号的需要，模数转换器的作用是将选通的模拟信号数字化，以便主控单元处理并传送到计算机上，采用的是8位的模数转换器ADC0804，主控制器负责整个硬件电路的控制及与计算机通信的工作，采用89SC52作为主控单元，其内置的串口控制器可以方便的与计算机进行通信。

本发明实现了在用户敲击键盘时向计算机同时发送键码和键压力值的功能，运行于计算机上的程序可以实时的采集键盘发送来的数据。本发明最终效果为一个12个按键的小键盘包括10个数字键，1个确认键，1个取消键，以及一个运行于计算机上的采集程序。在用户的一次击键行为中，本系统采集键码一个，采集压力值200至300个，并将每个键码及与其对应的压力值序列保存到硬盘上。本发明在不改变用户接口的情况下，实现一个在用户键入数据的同时，实时准确采集击键压力的系统。本发明使用普通键盘作为用户接口，克服了使用特殊键盘容易造成用户击键习惯改变的缺点，这对于身份识别意义重大。本发明为每一个按键均安装一个压力传感器，保证压力采集的准确性。通过对接口电路与采集程序的设计，本发明实现了实时高效的击键压力采集。

(四)附图说明

图1为本发明的结构方框图；

图2为本发明的硬件系统设计方框图；

图3为本发明的按键与传感器机械连接的俯视图；

图4为本发明的按键与传感器机械连接的主视图；

图5为本发明的压力传感器示意图；

图6为本发明的接口电路方框图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。