采用电容触控技术简化智能音箱的人机界面_资讯科技

作者:Aileen 发布时间:2019-10-25 14:49:48 点击数:198

不久的将来,智能音箱和家庭助手将随处可见。根据朱尼普研究公司的数据显示,在2022年前,将有超过7000万的美国家庭安装至少一台智能音箱

自从2015年首次推出以来,智能音箱的功能已经有了显著提升。音箱可向用户传递音频内容,这仍是消费者为他们的家庭添置一台(或多台)音箱的主要原因。这些音箱配有声控数字助手,可与用户保持“通信”。音箱上的其他物理控制装置必须既保持简单的特性,同时仍可以启用所需的功能。这些控制装置包括简单的电源ON/OFF按钮,音量控制滑块/滚轮,跳过或重复音轨的按钮,麦克风静音按钮等。

感谢“Alexa”、“Hey Siri”和“OK Google”等语音唤醒指令,语音作为与设备互动的手段变得十分流行。智能音箱之所以能迅速受到消费者的追捧,主要原因之一就是它可以从根本上简化与其互动的过程。基本功能的按钮非常少,大部分都是通过语音指令进行互动。

莱昂纳多·达芬奇曾经说过“至繁归于至简。”在21世纪运用这种设计理念,即意味着应该尽可能简化人机界面,并且需要保持直观的设计风格。此外,由于语音是首选界面,因此设计人员必须在界面设计过程中凸显出明显的差异性。图1是传统的智能扬声器HMI。

电容触控功能可使设计人员在产品设计中采用独特的功能并使产品充满竞争激烈的市场中脱颖而出。本文将介绍如何使用带CapTIvate™触控技术的德州仪器(TI)MSP430™微控制器(MCU)实现差异化功能。

采用电容触控技术简化智能音箱的人机界面

图1.具有基本HMI的典型智能音箱。

采用CapTIvate技术的MSP430™电容触控传感MCU

TI MSP430 MCU采用CapTIvate 技术,使得触控设计具有一个集成的功能丰富的电容传感外设。该外设采用高度可靠的超低功耗设计,且不会影响触控功能,使其成为具有流畅HMI的电池供电应用的理想选择。可配置的CapTIvate 外设同样也支持自电容和交互电容的测量拓扑结构,使设计人员可在带单一MCU的同一个独特界面的设计中利用每种拓扑的优点。可耐高分贝噪音的全功能可编程MCU和全面的生态系统使得带CapTIvate技术的MSP430 MCU从众多电容触控控制器中脱颖而出。

MSP430 CapTIvate MCU可通过以下方式显著提高智能扬声器中的潜在功能:

l 机械按钮替换。随着消费者越来越适应产品上的电容触控按钮,嵌入式系统设计人员开始意识到使用电容触控按钮代替机械按钮的好处。例如,你可以使用电容触控按钮代替智能扬声器上的四个按钮,使用单个MSP430 CapTIvate MCU可感知每个电容触控按钮。这可以大大节省按钮成本,制造剪切按钮的顶部表面的成本,及简化装配流程的成本。

l 高级输入,例如滑块和滚轮MSP430 CapTIvate MCU使系统设计人员能够采用先进的输入机制,如滑块和滚轮,控制设备上的不同功能。例如,敲击可以打开和关闭麦克风,滑动滑块可以跳过或倒回音轨,轮式传感器上的旋转触控动作可以增加或减小音量。如果没有电容感应控制器,则无法为这些手势机制提供支持。该培训视频介绍了MSP430 CapTIvate MCU上一些3-D手势。

l 近距离检测。MSP430 CapTIvate MCU还具有近距离检测功能,使得只要用户将手放在设备附近,LED环就可以开启和/或问候用户。这项技术为智能音箱设计提供了一个令人惊叹的增强功能。

l 提升美学效果。无需切割顶面上的按钮孔是另一项显著的优点:设计人员可以灵活设计,使得表面呈现出更加美观的效果。它甚至不需要保持表面完全平坦;富有创意的设计人员可以尝试不同的形状和材料,从而采取可提升功能和吸引力的设计,以最大程度获得市场的青睐。MSP430 CapTIvate MCU可实现金属触控、玻璃触控、木材触控和塑料触控。

l 提升可靠性。触控和接近探测的可靠性是保持智能扬声器HMI的简单朴素特性的关键要素。

采用电容触控技术简化智能音箱的人机界面

图2.优雅的HMI可在市场上脱颖而出。

许多噪声源对可靠地检测电容触控构成严重挑战。智能扬声器通常具有Wi-Fi®和/或蓝牙®连接,这会增加电磁噪声。MSP430 CapTIvate MCU结合信号处理算法,佛山隆戈机械,低噪声硬件设计和噪声避免技术,确保产品具有出色的抗噪能力。CapTIvate技术采用配备了跳频振荡器的基于积分器的电荷转移引擎,及寄生电容校正和扩频时钟调制来提高抗噪能力。CapTIvate软件库可提供了几种信号处理算法,用以提高触控或接近探测的稳健性。这包括多频算法,无限脉冲响应(IIR)滤波器,防回跳机制和动态阈值调整。此参考设计展示了一种耐噪声电容触摸HMI设计,同时该视频还介绍了CapTIvate MCU的所有抗噪特性。