节奏码识别控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种电脑密码控制器的编码、人机交互和识别方法，特别是涉及一种由单片机系统参与的含有心理特征与节奏特征的节奏码的使用及一维信号模式识别方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电脑密码控制器的编码、人机交互和识别方法，特别是涉及一种由单片机系统参与的含有心理特征与节奏特征的节奏码的使用及一维信号模式识别方法。不用钥匙和各种卡实现身份验证已有很多办法，常见的是数字密码控制和指纹鉴别。指纹鉴别是检验具有生理特征的皮肤表面纹理结构，效果好但费用较高。数字密码控制虽然费用较低但数字键盘保密性差，在某些场合也不适用，如智能武器和警用器械的身份识别。电子工业出版社1997年8月出版，陈国华编著的“电子防盗报警器电路大全”，在第十一章第四节展示了一个典型的电脑密码控制器的实例。此例中的小键盘有10个数字键和2个清除键，配有6位LED显示器。本专利技术的任务是为了适应结构简化与隐蔽操作的需求，由一个红外反射式接近传感器取代通常的数字键盘，一个LED双色发光二极管取代其他显示装置，采用“摆动手指”的方式进行人机交互，用单片机系统配合相关程序完成信息输入及识别控制。本专利技术用节奏码做为密码，这是一种融合了心理特征和节奏特征的密码，编码方法是“唱歌加摆手”。唱歌和摆手是节奏码编码过程中的二个步骤，唱歌确定了某一节奏模式，摆手则是提取这个模式特征的关键环节。“唱”许多复杂的因素作用到不同的人身上，逐步形成了个体间的不同个性。许多重要的具有排他性的个性存在于潜意识中，这与国籍、民族、年龄、性别、性格、爱好、职业、环境、家庭、经历等密切相关。个性随着时间的积累而逐渐形成区别于他人的心理特征，这导致了思维习惯、解决问题的方法直至结果都与其他人有所区别。因此，不同的人喜欢唱什么，是受人的心理特征所左右的。“歌”节奏特征依附于歌曲中，唱歌的同时，某段节奏便可完整再现。不同的歌有不同的节奏，同一首歌用不同的速度去唱、从不同的段落开始和结束，会提取到不同的节奏特征。“摆手”在默唱的同时用摆手的方式给所唱的歌打拍子，打拍子不是目的，是要让歌曲的节奏与摆手相联系，使摆手与节奏同步，来回摆动时手指断续遮挡红外线光束并反射到接收管，使相应的单片机输入端口线有1或0的变化，一串宽窄不一的方波便依次输入，方波高、低电平的宽度由传感器被遮挡与否的时间长短来决定。方波描述的是受心理特征影响所决定的某一歌曲的某一段落的节奏特征，是把心理特征和节奏特征关联在一起的载体，这一串方波就是节奏码。节奏码是一种与时间密切相关的模式类，由于一维的时间信号是用统计数值来表示的，因此用连续采样法可以描述节奏码的类别特征。本专利技术的感知处理单元是红外接近传感器，由前向通道的方波发生器、红外发射/接收对管、交流信号放大器、检波器、电压比较器等组成。调节电压比较器的门限电压可以使红外接近传感器的探测灵敏度为20毫米左右。当手指来回摆动并掠过传感器检测窗口的有效区域时，此信息被变换成开关信号送到单片机的输入端口。程序连续查询端口的状态，在查询的过程中以1毫秒的采样间隔进行统计计量，计量的结果作为描述节奏码特征的数据被提取。已经储存到模板库中的数据，是样本训练集的组成部分。程序依据对被识别对象进行分类的规则，对被识别的模式分类决策，决策的结果由显示输出单元执行。本专利技术的显示输出单元是由后向通道的缓冲器、发光二极管、光偶合器等组成。根据程序运行情况，双色发光管的红、绿、黄三色指示出不同的工作状态，控制信号则通过缓冲、隔离送出。节奏的规律在其他许多方面都有相同的表现，如诗词、民谣、戏曲、舞蹈、口令等。因此，除唱歌外还可以用“唱戏加摆手”、“锣鼓点儿加摆手”、“朗诵诗歌加摆手”及“其他与节奏相关的形式加摆手”等，都有相同的功效。如“数字加摆手”的方法，这是一种准数字式编码方法，即连续摆动加上有意识地停顿，便可以输入以数字组合为特征的节奏码，这体现了节奏码编码的灵活性。节奏码包含了特定人的独特信息。把最能代表某人心理特征的节奏模式做为模板储存，则轻松再现这段节奏模式的只能是他本人，因为它不是临时拼凑的某种密码，而是经过长时间自然形成的，即能够做到“张嘴就来”，他本人早已牢牢存在于潜意识中，对其他人却全无规律。用节奏码作为密码，看似灵活随意，实则严谨规范，这体现了节奏码既难破译又能经久不忘的双重特点。这种结合了人的心理特征和节奏特征的编码方法是本专利技术的权利要求之一。下面说明中涉及到的流程图，是本专利技术功能样机的实际程序流程，是用51汇编语言编写的。参照附图说明图1主程序流程图，其中第一个判断框中的“有遮挡吗”是指有否检测到传感器有被遮挡的事件发生。程序查询单片机输入端口线的值，当有遮挡时，先输出红色显示，表示程序已经响应此次动作，再把一个软件记时器清0，一个硬件记时器按中断方式每隔1毫秒使软件记时器进行加1操作。这个软件记时器是2字节的全局变量，在本专利技术功能样机中安排在80c32单片机内部RAM的2eh和2fh处，高位字节在前，用timerH表示，低位字节在后，用timerL表示，参见图18存储器使用地址分配图。程序继续查询，如果在3秒内结束遮挡，则程序以停止红色显示表示下面将进入密码操作模块。如果遮挡超过3秒，则红色显示变为黄色，表示下面将进入参数设置模块。下面分别说明程序进入两个不同模块的工作过程。参见图2密码操作模块程序流程图，进入后立刻调用输入识别子程序，返回的结果放在一个识别错标志中。第二个判断框中的“识别通过？”就是检查标志的状态是0还是1，是0则通过。参见图4输入识别子程序流程图，进入后共调用3个子程序，其中2个是本专利技术中最重要的程序段，即输入子程序和识别子程序。在输入子程序中实现了和摆手动作相配合记录某一模式特征的过程。被记录的任何一个有效模式都属于同一个紧致集节奏模式类。每一个节奏码模式都是上述紧致集中的元素。这个集合中的元素各有三个子集高电平子集，低电平子集，长度子集。高电平子集中的元素都是描述节奏码方波高电平宽度的时间统计数据；低电平子集中的元素都是描述节奏码方波低电平宽度的时间统计数据。如果单独观察二个子集中元素的值，只是孤立的时间统计值，但它们按一定规律排列的整体效果却表现出这一模式的排他性节奏特征；长度子集中只有一个元素，描述了前二个子集中元素数量的总和。参见图5输入子程序流程图，首先，程序判断无遮挡是否大于3秒，如果使用者这时改变主意不准备继续操作了，3秒后将返回。如果有遮挡发生，实际上是密码的输入刚好开始。重新开始记时后程序再次判断遮挡是否继续，是则使绿色开始显示。对应的外部情况是摆动的手指正在掠过传感器的有效窗口区。左面的判断循环，是要把大于3秒的遮挡动作视为主动停止输入，程序将返回；一旦遮挡结束，程序向右转到“否”出口，使一个记录遮挡次数的计数器加1，在参数设置的程序段中将用到这个计数器的值。下面是重要的一步读出软件记时器的值并传送到专门接收密码数据的一维数组的首地址中，也就是给数组的元素赋值，为了叙述方便，把这个数组命名为mA。数组mA在使用80c32单片机时开辟在内部RAM的30h到7fh处，共80个字节，每2个字节存储一个数据。最后一个字节存放数组的有效长度，倒数第二个字节存放相似系数K(稍后介绍K的定义)。因此留给密码数据的最多只有39个字的空间。其中20个字存放方波的高电平数据，19个字存放方波的低电平数据。每摆动一次手指，产生2个数据，一个高电平数据，一个低电平数据，最多可以接受摆动20次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节奏码识别控制器，其特征在于节奏码含有心理特征和节奏特征的编码方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛伟，
申请(专利权)人：薛伟，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]