專利名稱：壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)輸入裝置，特別涉及可用于CRT、LCD及背投影顯示器的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛使用在各個(gè)領(lǐng)域，在家庭中的使用也比較普遍。但由于多數(shù)計(jì)算機(jī)的操作都通過鍵盤及鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的手寫方式存在較大差異?，F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)手寫輸入裝置主要采用超聲波定位、電磁定位及紅外線定位等方式，如專利號(hào)為5,308,936的美國(guó)專利申請(qǐng)，及申請(qǐng)?zhí)枮?1140298.9、00133388.7的中國(guó)專利申請(qǐng)，都提供了一種利用超聲波或電磁技術(shù)的手寫輸入裝置。但是這些裝置都只能提供簡(jiǎn)單的文字及線條輸入，不能對(duì)所輸入的線條粗細(xì)等進(jìn)行控制，也不能作為鼠標(biāo)使用，無法表達(dá)個(gè)性化的文字輸入及進(jìn)行繪圖。而且與計(jì)算機(jī)的連接一般采用特殊的板卡，極不方便。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種利用超聲波定位技術(shù)的計(jì)算機(jī)手寫輸入裝置，可方便連接到計(jì)算機(jī)上，在方便地實(shí)現(xiàn)手寫輸入是同時(shí)，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)功能。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過一裝在屏幕外沿并與計(jì)算機(jī)USB端口連接的接收裝置控制器，接收一與該接收控制裝置連接的壓感超聲波鼠標(biāo)筆的輸入信號(hào)，從而支持手寫輸入。其中，壓感超聲波鼠標(biāo)筆包括筆形外殼以及裝在外殼內(nèi)的放大器、裝在筆尖端由所述放大器驅(qū)動(dòng)的超聲換能器、裝在外殼內(nèi)可感受到筆芯尖端所受壓力的壓力傳感器以及裝在外殼上的按鍵開關(guān)。接收裝置控制器包括中央處理器、分別與所述中央處理器連接的時(shí)間計(jì)數(shù)器以及用于接收來自所述壓感超聲波鼠標(biāo)筆的壓力傳感器信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，分別與時(shí)間計(jì)數(shù)器連接的兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)放大器以及分別與兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)放大器輸出端連接并分開安裝的兩個(gè)或多個(gè)超聲接收傳感器，還包括連接在所述中央處理器與計(jì)算機(jī)USB口之間的USB接口單元以及給所述USB單元供電的電源供電單元，所述A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端連接壓感超聲波鼠標(biāo)筆的壓力傳感器。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，還包括與所述中央處理器連接的溫度傳感器。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述壓感超聲波鼠標(biāo)筆的外殼包括筆外罩以及與筆外罩連接的筆頭罩網(wǎng)，所述按鍵開關(guān)包括裝在筆外罩上的上按鍵和下按鍵，所述按鍵裝在印刷電路板上。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述接收裝置控制器外殼的較長(zhǎng)邊沿兩個(gè)端部分別裝置所述兩個(gè)超聲接收傳感器(1)。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述壓感超聲波鼠標(biāo)筆與所述接收裝置控制器通過5芯或6芯線(22)連接，連線信號(hào)包括工作電源、控制信號(hào)、筆在使用時(shí)的返回的壓力信號(hào)、筆上設(shè)置的上按鍵信號(hào)和下按鍵信號(hào)。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述接收裝置控制器通過USB連線與計(jì)算機(jī)連接，所述接收裝置控制器安裝的計(jì)算機(jī)屏幕的左側(cè)或上側(cè)邊。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述計(jì)算機(jī)屏幕是平面LCD顯示器、平面CRT顯示器、背投影顯示器中的一種。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述計(jì)算機(jī)屏幕的表面裝有玻璃或其他透明硬質(zhì)材料的屏幕保護(hù)層。
在上述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置中，所述中央處理器檢測(cè)到來自所述壓力傳感器的信號(hào)時(shí)，控制所述超聲換能器發(fā)射80KHZ超聲波的間隔為60-70次/秒；當(dāng)沒有檢測(cè)到來自所述壓力傳感器的信號(hào)時(shí)，控制所述超聲換能器發(fā)射80KHZ超聲波的間隔為20-30次/秒。
實(shí)施本實(shí)用新型提供的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，能夠很好地解決計(jì)算機(jī)手寫輸入的問題，可通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連，并支持連接投影儀、視頻電話及外加顯示器等設(shè)備，其不僅可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單文字的輸入及實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)輸入功能，還可使普通顯示屏具備毛筆效果以表達(dá)個(gè)性化的文字輸入及進(jìn)行繪圖。
圖1是本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的安裝示意圖；圖2是本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的另一安裝示意圖；圖3是本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的接收座示意圖；圖4是本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆的結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的原理框圖；圖6是本實(shí)用新型中時(shí)間計(jì)數(shù)器的電路圖；圖7是本實(shí)用新型中的中央處理器、溫度傳感器及A/D轉(zhuǎn)換器的連接電路圖；圖8是本實(shí)用新型中的壓感超聲波鼠標(biāo)筆的局部電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型。如圖1所示，接收裝置控制器102安裝于計(jì)算機(jī)顯示裝置的顯示屏103左側(cè)外沿，該顯示裝置可以是一平面的CRT顯示器、平面的LCD顯示器或背投影顯示器。顯示屏103的表面可包含一平面保護(hù)介質(zhì)層，以使顯示屏103免受損傷。該接收裝置控制器102通過一USB線105與計(jì)算機(jī)100的USB接口相連。壓感超聲波鼠標(biāo)筆101通過一連接線104與接收裝置控制器102相連，連接線104可以是5芯或6芯連接線。
圖2是本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的超聲鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的安裝示意圖。在該實(shí)施方式中，接收裝置控制器102安裝于顯示屏103的上側(cè)外沿。該接收裝置控制器102還可安裝于顯示屏右側(cè)或下側(cè)外沿。
如圖3所示，是本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的接收座示意圖。該接收座包括有兩個(gè)接收傳感器1、兩個(gè)放大器2及一裝置控制板301。其中兩接收傳感器1間的距離為200mm。接收傳感器1用于接收壓感超聲波鼠標(biāo)筆101發(fā)射的超聲波，并將該超聲波信號(hào)傳送至放大器2。放大器2將超聲波信號(hào)放大，方便對(duì)該超聲波信號(hào)的分析。裝置控制板301用于對(duì)接收裝置控制器102的控制，用戶通過該裝置控制板301對(duì)本實(shí)用新型壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的功能進(jìn)行設(shè)置。
如圖4所示，壓感超聲波鼠標(biāo)筆101包括有筆形外殼以及裝在外殼內(nèi)的壓力傳感器11、裝在筆尖端的筆芯21、超聲換能器12及壓力傳感器11、以及裝在外殼上的按鍵開關(guān)10。其中壓感超聲波鼠標(biāo)筆101的外殼包括筆外罩26以及與筆外罩26連接的筆頭罩網(wǎng)25，而按鍵開關(guān)10包括裝在筆外罩26上的上按鍵和下按鍵24，按鍵24裝在印刷電路板23上。壓感超聲波鼠標(biāo)筆101經(jīng)由連接線104與接收裝置控制器102相連接。
壓感超聲波鼠標(biāo)筆101書寫時(shí)，筆芯21接觸顯示屏103，并將壓力傳送給與其相連的壓力傳感器11。壓力傳感器11將所受壓力轉(zhuǎn)換為壓力信息，傳送至接收裝置控制器102。通過按鍵24，用戶可將相當(dāng)于鼠標(biāo)左右鍵的操作命令輸入計(jì)算機(jī)100。
如圖5所示，是壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置的原理框圖。其中放大器9、按鍵開關(guān)10、壓力傳感器11及超聲換能器12包含于壓感超聲波鼠標(biāo)筆101。按鍵開關(guān)10、壓力傳感器11及放大器9分別與連接線104相連接，而超聲換能器12則與放大器9相連接。放大器9可將來自接收裝置控制器102的控制信號(hào)放大后傳送給超聲換能器12，而超聲換能器12則根據(jù)控制信號(hào)發(fā)射一定頻率的超聲波。本裝置所使用的超聲波頻率為80KHZ。
而CPU中央處理器4、與中央處理器4相連接的時(shí)間記數(shù)器3、與時(shí)間計(jì)數(shù)器3相連接的兩個(gè)信號(hào)放大器2及分別與信號(hào)放大器2相連接的接收傳感器1包含于接收裝置控制器102，接收裝置控制器102還包括與中央處理器4相連接的A/D轉(zhuǎn)換器5、溫度傳感器7及USB接口單元6。USB接口單元6還與電源供給電路8相連。由于超聲波傳輸?shù)乃俣扰c空氣溫度有關(guān)，本裝置采用溫度傳感器7檢測(cè)環(huán)境溫度，計(jì)算機(jī)可通過該溫度修正超聲波定位點(diǎn)，提高定位精度。
當(dāng)壓感超聲波鼠標(biāo)筆101在設(shè)定的顯示屏103的可視區(qū)域內(nèi)書寫時(shí)，壓力傳感器11將通過筆芯21獲得的壓力信息通過A/D轉(zhuǎn)換器5傳送至中央處理器4。中央處理器4采樣獲得壓力值，并根據(jù)壓力值通過放大器9控制超聲換能器12發(fā)射超聲波。當(dāng)壓感超聲波鼠標(biāo)筆101未接觸到屏幕時(shí)，壓力傳感器11不能感應(yīng)到壓力，中央處理器4控制超聲波的的發(fā)射頻率為20-30次/秒，若感受到壓力，則將超聲波的發(fā)射頻率提高為60-70次/秒，以提高書寫分辨率。
接收傳感器1接收到超聲換能器12發(fā)射的超聲波信號(hào)后，經(jīng)信號(hào)放大器2放大，時(shí)間計(jì)數(shù)器3分別記錄下發(fā)射超聲波到達(dá)兩個(gè)接收傳感器1的超聲波傳輸?shù)臅r(shí)間值。中央處理器4讀取這兩個(gè)時(shí)間值，并根據(jù)時(shí)間值確定壓感超聲波鼠標(biāo)筆101的平面位置坐標(biāo)。壓感超聲波鼠標(biāo)筆101在顯示屏103上的位置信息及壓力信息經(jīng)USB接口單元6傳送至計(jì)算機(jī)100，通過計(jì)算機(jī)100的顯示控制將壓感超聲波鼠標(biāo)筆101的位置信息及壓力信息轉(zhuǎn)化為顯示信息，送到顯示屏103的對(duì)應(yīng)位置，將筆跡顯示于顯示屏103。壓力信息包含的壓力值的大小用于顯示筆畫的粗細(xì)，從而實(shí)現(xiàn)毛筆字的書寫效果。
如圖6所示，時(shí)間計(jì)數(shù)器3的電路包含有一芯片，接收傳感器1將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器電路傳送至該芯片。芯片將處理后的信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)端口傳送至中央處理器4。
如圖7所示，中央處理器4采用一型號(hào)為U2DOC88104A的芯片。該芯片輸入端分別連接A/D轉(zhuǎn)換器電路、溫度傳感器電路及時(shí)間計(jì)數(shù)器電路，分別接收來自A/D轉(zhuǎn)換器電路、溫度傳感器電路及時(shí)間計(jì)數(shù)器電路的壓力信息、溫度信息及時(shí)間信息。芯片輸出端則與五芯連接線104相連，控制壓感超聲波鼠標(biāo)筆的超聲波發(fā)射。芯片輸出端還與USB處理單元相連，以將經(jīng)處理后的壓感超聲波鼠標(biāo)筆的位置信息及壓力信息傳送至計(jì)算機(jī)。
如圖8所示，壓感超聲波鼠標(biāo)筆包含一開關(guān)電路，控制該筆的電源以開啟或關(guān)閉該筆。該筆經(jīng)由一五芯線與接收裝置控制器102連接，該五芯線分別連接壓感超聲波鼠標(biāo)筆上的電源線、放大器電路、按鍵24及超聲還能器，用于為壓感超聲波鼠標(biāo)筆供電、傳送壓力信號(hào)、傳送按鍵24的信號(hào)及傳輸接收裝置控制器102的控制信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，可連接一個(gè)計(jì)算機(jī)的USB端口并與該計(jì)算機(jī)的屏幕配合使用，提供書寫和鼠標(biāo)功能，其特征在于，包括裝在屏幕外沿并與計(jì)算機(jī)USB端口連接的接收裝置控制器以及與所述接收裝置控制器連接的壓感超聲鼠標(biāo)筆，其中，所述壓感超聲鼠標(biāo)筆包括筆形外殼以及裝在外殼內(nèi)的放大器(9)、裝在筆尖端由所述放大器(9)驅(qū)動(dòng)的超聲換能器(12)、裝在外殼內(nèi)可感受到筆芯(21)尖端所受壓力的壓力傳感器(11)以及裝在外殼上的按鍵開關(guān)(10)，所述接收裝置控制器包括中央處理器(4)、分別與所述中央處理器(4)連接的時(shí)間計(jì)數(shù)器(3)以及用于接收來自所述壓感超聲鼠標(biāo)筆的壓力傳感器(11)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器(5)，分別與時(shí)間計(jì)數(shù)器(3)連接的兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)放大器(2)以及分別與兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)放大器(2)輸出端連接并分開安裝的兩個(gè)或多個(gè)超聲接收傳感器(1)，還包括連接在所述中央處理器(4)與計(jì)算機(jī)USB口之間的USB接口單元(6)以及給所述USB單元供電的電源供電單元(8)，所述A/D轉(zhuǎn)換器(5)的模擬信號(hào)輸入端連接所述壓感超聲鼠標(biāo)筆的壓力傳感器(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，還包括與所述中央處理器(4)連接的溫度傳感器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述壓感超聲波鼠標(biāo)筆的外殼包括筆外罩(26)以及與筆外罩(26)連接的筆頭罩網(wǎng)(25)，所述按鍵開關(guān)(10)包括裝在筆外罩(26)上的上按鍵和下按鍵(24)，所述按鍵(24)裝在印刷電路板(23)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述接收裝置控制器外殼的較長(zhǎng)邊沿兩個(gè)端部分別裝置所述兩個(gè)超聲接收傳感器(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述壓感超聲鼠標(biāo)筆與所述接收裝置控制器通過5芯或6芯線(22)連接，連線信號(hào)包括工作電源、控制信號(hào)、筆在使用時(shí)的返回的壓力信號(hào)、筆上設(shè)置的上按鍵信號(hào)和下按鍵信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述接收裝置控制器通過USB連線與計(jì)算機(jī)連接，所述接收裝置控制器安裝的計(jì)算機(jī)屏幕的左側(cè)或上側(cè)邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)屏幕是平面LCD顯示器、平面CRT顯示器、背投影顯示器中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)屏幕的表面裝有玻璃或其他透明硬質(zhì)材料的屏幕保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)所述的壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，其特征在于，所述中央處理器(4)檢測(cè)到來自所述壓力傳感器(11)的信號(hào)時(shí)，控制所述超聲換能器(12)發(fā)射80KHZ超聲波的間隔為60-70次/秒；當(dāng)沒有檢測(cè)到來自所述壓力傳感器(11)的信號(hào)時(shí)，控制所述超聲換能器(12)發(fā)射80KHZ超聲波的間隔為20-30次/秒。
專利摘要一種壓感超聲波鼠標(biāo)筆屏幕書寫裝置，包括壓感超聲波鼠標(biāo)筆101及接收裝置控制器102，壓感超聲波鼠標(biāo)筆通過連接線104與接收裝置控制器相連接，其包含有壓力傳感器11；接收裝置控制器可固定于計(jì)算機(jī)顯示裝置，并與計(jì)算機(jī)的USB接口相連接，其可將壓感超聲波鼠標(biāo)筆的位置信息及壓力信息傳送給計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型很好地解決了計(jì)算機(jī)手寫輸入的問題，其不僅可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單文字的輸入及實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)輸入功能，還可使普通顯示屏具備毛筆效果以表達(dá)個(gè)性化的文字輸入及進(jìn)行繪圖。
文檔編號(hào)G01B17/00GK2672747SQ200320117848
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者郭亞臨 申請(qǐng)人:郭亞臨