基于Verilog HDL的虚拟键盘设计开题报告

1. 研究目的与意义

键盘作为一种传统的人机交互设备被人们所熟知，人们已经非常习惯键盘的使用。

但是普通的键盘尺寸大，携带不方便，并且十分占地方，在使用自然性和友好性等方面有一定的局限性。

所以现代的便携式设备都转向触摸屏式的虚拟键盘。

2. 课题关键问题和重难点

本课题的关键和难点有下：1、虚拟键盘的设计：由于并没有键盘实体，我们需要创建一个虚拟的键盘，对于摄像头采集而言，我们应当将摄像头的像素点进行区域划分，如何划分是一个关键问题；2、手部按键的确定：由于只有单个摄像头，没有了z轴的判断，很难知晓手指是否按键，这也是一大难点；3、摄像头数据的采集：怎样对摄像头所采集到的信号进行存储，以及再进一步的数据处理是整个系统的关键所在。

这包括了手部按键的确定和虚拟键盘的设计，以及后续的音频输出；4、音频的输出：我们做的是一个虚拟键盘，最终以音乐的形式表现出来，如何将音频和手指按键操作结合起来是整个系统设计的目的所在。

因此音频的输出也是一大难点。

3. 国内外研究现状（文献综述）

一、课题国内外现状近些年来，随着现代科技的发展，智能手机、平板电脑等手持设备越来越多，其功能集成度高、体积小、携带方便的优点，受到越来越多的人们的青睐。

由于这些手持设备体积小，人机交互若用传统的体积很大的键盘会很不方便，为方便用户与计算机沟通，用户输入方式的设计就变得格外重要。

近些年，市场上出现了各种各样的用于此类手持智能机的键盘，比如触摸屏式软键盘，折叠键盘，激光投影虚拟键盘等。

4. 研究方案

1、摄像头用OV7670cmos，完成对虚拟键盘的图像采集，将非电量转化为电量，再将数据交给FPGA，进行进一步的数据处理；2、手指按键的确定：通关判断手指部位所占像素的增减来判断手指的按键，若像素增多则是手指上抬，若像素减少则是手指按下；3、虚拟键盘的设计：通过对摄像头的像素进行简单的分区，设置1234567等音区，来对应不同的音频输出；4、音频输出问题：有两个选择，一个是用蜂鸣器，一个是用外设音响，目前还在考虑中。

5. 工作计划

第1周： 查找文献和翻译文献，寻找与虚拟键盘相关的资料，了解国内外形势，整理思路，初步拟定方案，并且和导师联系，查看方案可信性并进行一些修改或完善；第2周： 撰写开题报告，提出具体方案实施，以及工作计划，并开始进行相关的工作；第3-5周： 完成摄像头部分功能的实现，完成对图像的采集，和FPGA的数据获取，在线调试可观察到SDRAM内部数据的变化，并给摄像头所采集到的图像的像素点进行分区操作，方便下一步进行；第5-10周： 完成手指按键功能的实现和音频的输出，与像素分区紧密结合，完成整体的系统功能的实现，并提出新的问题； 第11周：功能的仿真以及完善，规整毕设资料，撰写论文；第12周：提交论文；第13周：准备答辩；第14周：毕设结束工作。