基于頭部運動的無線體感鼠標的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于頭部運動的無線體感鼠標，包括運動采集模塊，用于采集頭部運動的信息，記錄頭部的運動信號，將頭部移動信號傳輸給數據處理模塊；數據處理模塊，用于接收運動采集模塊傳輸的頭部移動的數據，并進行處理，得到控制電腦光標所需的數據；無線接收與發送模塊，實現設備與電腦間數據的無線傳輸；電源模塊，用于給運動采集模塊、數據處理模塊、無線接收與發送模塊提供工作電源。利用頭部移動代替傳統鼠標用手移動控制電腦，如光標停止到某一位置時，經過設定好的4s時間后會自動執行確定鍵功能，還設有防抖動處理單元，誤差校驗單元，有效的防止誤操作，滿足手部殘疾人的上網需求，無線控制，方便攜帶，具有良好的應用前景。
【專利說明】基于頭部運動的無線體感鼠標
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于頭部運動的無線體感鼠標，屬于電子設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 隨著電子科技的快速發展，現在桌面上的無線鼠標非常的常見，在國際上加拿大 公司生產了帶在手上的"空中鼠標"。用光學引擎操作，還有一些公司生產出通過空中揮舞 手掌和手指的方式控制臺式機或筆記本電腦的設備，上述的產品均屬于"指控"的體感產 品，但是，還有其存在的有限性，比如，一些無臂殘疾人，很難使用上述的"指控"體感產品， 限制了其適用范圍。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對現有的"指控"的體感鼠標產品無法適用于無臂殘疾人群，限 制了其適用范圍的問題，設計出基于頭部運動的無線體感鼠標，利用頭部移動代替傳統鼠 標依靠手移動控制電腦，滿足無臂殘疾人的上網需求，無線控制，方便攜帶，具有良好的應 用前景。
[0004] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是： 一種基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：包括 運動采集模塊，套接在頭部上，記錄頭部移動的加速度信息，將頭部移動的信號傳輸給 數據處理模塊； 數據處理模塊，用于接收運動采集模塊傳輸的頭部移動的數據，并進行數據處理，得到 控制電腦光標所需的數據； 無線接收與發送模塊，用于實現無線體感鼠標與電腦間數據的無線傳輸； 電源模塊，用于給運動采集模塊、數據處理模塊、無線接收與發送模塊提供工作電源； 所述運動采集模塊用于收集頭部運動的信息數據，并與數據處理模塊相連接，所述數 據處理模塊通過無線接收與發送模塊和電腦進行無線通信。
[0005] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述運動采集模塊，包括模擬 信號采集電路、AD轉換電路和總線接口，模擬信號采集電路設有光敏電阻，用于感應頭部移 動加速度，并通過AD轉換電路將模擬信號轉換為數字信號，通過總線接口將數字信號傳輸 給數據處理模塊。
[0006] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述光敏電阻對頭部加速度 進行采集，光敏電阻與光源之間設有黑色擋板，黑色擋板與模擬信號采集電路之間彈性連 接，彈性連接使黑色擋板在頭部移動產生的加速度與光敏電阻之間產生偏移，黑色擋板相 對光敏電阻的位置會變化，反應出頭部運動的加速度，頭部移動時，黑色擋板與光敏電阻之 間偏移，影響光源照射向光敏電阻的光線，導致光敏電阻阻值發生變化，不同阻值對應不同 的加速度，同一個軸向上有兩個光敏電阻，用于測試兩個方向上的加速度。
[0007] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述數據處理模塊包括依次 連接的讀取信號單元、數據轉換單元、防抖動處理單元、判斷數據特征單元、誤差校驗單元 和輸出控制指令單元，讀取信號單元把采集的加速度值通過數據轉換單元內的積分轉化為 瞬時位移量，并通過防抖動處理單元和判斷數據特征單元，根據瞬時位移量的變化特征，判 斷是否是抖動引起的，得出是移動或者靜止的結果。若為移動結果，則通過輸出控制指令單 元將移動結果產生的控制命令，通過無線接收與發送模塊，將控制命令發送給電腦，所述誤 差校驗單元對產生的誤差校驗。
[0008] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述數據處理模塊設定頭部 運動的最大加速度值為〇. 5m/s2。
[0009] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述防抖動處理單元、判斷數 據特征單元和誤差校驗單元，根據瞬時位移量的變化特征，4s不發生位移改變判斷為執行 確定指令；超過預設的最大加速度值判斷為抖動，不移動。
[0010] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述無線接收與發送模塊包 括編碼電路、射頻發射電路、射頻接收電路和譯碼電路，所述編碼電路、射頻發射電路安裝 在無線體感鼠標上；所述射頻接收電路和譯碼電路安裝在電腦上；所述編碼電路的輸入端 與數據處理模塊的輸出端相連接；所述編碼電路的輸出端與射頻發射電路相連接；所述射 頻發射電路與射頻接收電路之間為無線連接；所述射頻接收電路通過譯碼電路與電腦相連 接。
[0011] 前述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述電源模塊包括升壓型轉 換器芯片，用于輸出穩定的5V電壓。
[0012] 本發明的有益效果是：本發明所述的基于頭部運動的無線體感鼠標，包括運動采 集模塊，用于記錄頭部移動的加速度信息，將頭部移動的信號傳輸給數據處理模塊；數據處 理模塊，用于接收運動采集模塊傳輸的頭部移動位置數據，進行處理，得到控制電腦光標所 需的光標數據；無線接收與發送模塊，用于實現與電腦的數據無線傳輸；電源模塊，用于給 運動采集模塊、數據處理模塊、無線接收與發送模塊提供工作電源。利用頭部移動代替傳統 鼠標依靠手移動控制電腦，如光標停止到某一位置時，經過設定好的4s時間后會自動執行 確定鍵功能。還設有防抖動處理單元，有效的防止誤操作，滿足無臂殘疾人的上網需求，無 線控制，方便攜帶，具有良好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明的基于頭部運動的無線體感鼠標的系統框圖。
[0014] 圖2是本發明的基于頭部運動的無線體感鼠標的總體結構框圖。
[0015] 圖3是本發明的加速度模擬信號采集設備的結構示意圖。
[0016] 圖4是本發明的數據處理模塊的工作流程圖。
[0017] 圖5是本發明的無線接收與發送模塊的電路圖。
[0018] 圖6是本發明的電源模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結合說明書附圖，對本發明作進一步說明。以下實施例僅用于更加清楚地 說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0020] 如圖1所示，本發明的基于頭部運動的無線體感鼠標，包括 運動采集模塊M1，套接在頭部上，用于采集頭部的運動信息，記錄頭部移動的信息，將 頭部移動的信號傳輸給數據處理模塊； 數據處理模塊M2,用于接收運動采集模塊傳輸的頭部移動位置數據，進行處理，得到控 制電腦光標所需的光標數據； 無線接收與發送模塊M3,用于實現與電腦間的數據的無線傳輸； 電源模塊M4,用于給運動采集模塊、數據處理模塊、無線接收與發送模塊提供工作電 源， 所述運動采集模塊用于收集頭部運動的信息數據，并與數據處理模塊相連接，所述數 據處理模塊通過無線接收與發送模塊與電腦進行無線通信。
[0021] 如圖2所示，所述運動采集模塊M1，包括模擬信號采集電路、AD轉換電路和總線 接口，所述模擬信號采集電路設有光敏電阻，用于感應頭部移動時的加速度，并通過ADR 換電路將模擬信號轉換為數字信號，所述轉換電路通過總線接口將數字信號傳輸給數據處 理，運動采集模塊Ml的工作過程為：X軸，y軸，都有光敏電阻采集加速度，如圖3所示，運 動采集模塊M1，外殼體為黑色殼體，光敏電阻對頭部加速度進行采集，光敏電阻與光源之間 設有黑色擋板，黑色擋板為黑色彈性膜片，而且，黑色擋板與模擬信號采集電路之間彈性連 接，彈性連接使黑色擋板在頭部移動產生的加速度與光敏電阻之間產生偏移，黑色擋板相 對光敏電阻的位置會變化，反應出頭部運動的加速度，頭部移動時，黑色擋板與光敏電阻之 間偏移，影響光源照射向光敏電阻的光線，導致光敏電阻阻值發生變化，不同阻值對應不同 的加速度，同一個軸向上有兩個光敏電阻，用于測試兩個方向上的加速度，比如頭部向左加 速，則黑色擋板相對光敏電阻向右偏移，這樣頭部移動時會通過黑色擋板遮擋光源照射向 光敏電阻的光線，導致光敏電阻阻值發生變化。不同阻值對應不同的加速度，同一個軸向上 有兩個光敏電阻，用于測試兩個方向上的加速度，實現對頭部移動距離的測量。首先是把光 敏電阻的阻值改變轉化成電壓信號，電壓是模擬信號，通過AD轉換電路轉換成數字信號， AD轉換電路的AD轉換芯片內部有嵌入式數據處理功能，最后的數字信號可以通過接口， SCL和SDA輸出給數據處理模塊，讀取X軸，y軸的位移，完成信息采集。
[0022] 所述數據處理模塊M2包括依次連接的讀取信號單元、數據轉換單元、防抖動處理 單元、判斷數據特征單元、誤差校驗單元和輸出控制指令單元，如圖4所示的數據處理模塊 的工作流程圖。所述數據處理模塊通過讀取數據單元，將接收的加速度值保存，加速度值通 過數據轉換單元內的積分轉化為瞬時位移量，通過防抖動處理單元和判斷數據特征單元， 根據瞬時位移量和瞬時位移量的變化特征，判斷是否是抖動引起的，得出是移動或者靜止 的結果。若為移動結果，經過誤差校驗單元，之后通過輸出控制指令單元將移動結果產生的 控制命令，通過無線接收與發送模塊將控制命令發送給電腦。這里瞬時位移量和瞬時位移 量的變化特征，位置4s上不發生改變為確定指令，即頭部停止到某一位置時，經過設定好 的4s時間后，會自動執行確定鍵功能；短時間內加速度方向不斷變化則判斷為抖動，能夠 有效的防止誤操作，克服了人體頭部顫抖時光標嚴重抖動現象，產生控制指令的誤操作，為 避免加速度太大時，積分時間較長，導致鼠標移動與頭部運動不同步，為保證能實時顯示位 移量，數據處理模塊設定頭部運動的最大加速度值為〇. 5m/s2。
[0023] 所述無線接收與發送模塊M3包括編碼電路、射頻發射電路、射頻接收電路和譯碼 電路，所述編碼電路、射頻發射電路安裝在無線體感鼠標上。所述射頻接收電路和譯碼電 路安裝在電腦上，編碼電路的輸入端與數據處理模塊的輸出端相連接。所述編碼電路的輸 出端與射頻發射電路相連接，射頻發射電路與射頻接收電路之間為無線連接，射頻接收電 路通過譯碼電路與電腦相連接。如圖5所示，無線接收與發送模塊的電路圖，采用編、譯 碼電路芯片分，別為MC145026、MC145027,射頻發射電路、射頻接收電路分別為TDA1808、 TDA1809。其工作過程為：MC145026編碼電路的數據傳送端D6、D7接收鼠標端(數據處理模 塊)傳來的數據，進行編碼，傳送到TDA1808射頻發射電路發送出去，射頻接收電路TDA1809 工作，把接收到的編碼信息發送給MC145027譯碼電路，該芯片把數據轉換之后，輸出端D6、 D7輸出復原數據，發送給電腦，控制電腦工作，實現了信息的無線傳輸。
[0024] 所述電源模塊M4包括升壓型轉換器芯片，用于輸出穩定的5V電壓。如圖6所示， 采用LTC3525-5高效率的升壓型轉換器，輸出斷接功能的高效率、同步升壓型DC/DC轉換 器，具有固定的5V輸出，以便供射頻發射電路使用，電路中電容起濾波作用，LTC3525-5芯 片內部的M0S管有開關作用，一旦V0UT上升超過VIN 0. 2V以上，并且任意電壓高于1.8V， 在正常操作開始時，啟用了同步整流。在這種模式下，內部N溝道M0SFET之間連接的SW和 GND保持開啟，直到電感電流達到最大峰值，在這之后被接通斷，P溝道同步整流器導通。它 保持在提供電流輸出狀態，直到電流低于某個最小值，這時這點就關閉，周期重復。當輸出 電壓達到規定值，兩個開關被關閉，LTC3525-5芯片進入睡眠狀態，此時，輸出電容提供給負 載電流，而電感也一直起著儲能的作用，達到升壓的目的。芯片的開關作用以及周而復始的 工作流程使得電路能夠輸出穩定的5V的電壓。
[0025] 綜上所述，本發明的基于頭部運動的無線體感鼠標，利用頭部移動代替傳統鼠標 依靠手移動控制電腦，如光標停止到某一位置時，經過設定好的4s時間后會自動執行確定 鍵功能。還設有防抖動處理單元，有效的防止誤操作，滿足無臂殘疾人的上網需求，無線控 制，方便攜帶，具有良好的應用前景。
[0026] 以上描述了本發明的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該了解，本 發明不受上述實施例的限制，上述實例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫 離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要 求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1. 基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：包括 運動采集模塊，套接在頭部上，記錄頭部移動的信息，將頭部移動的加速度信號傳輸給 數據處理模塊； 數據處理模塊，用于接收運動采集模塊傳輸的頭部移動的數據，并進行數據處理，得到 控制電腦光標所需的數據； 無線接收與發送模塊，用于實現無線體感鼠標與電腦間數據的無線傳輸； 電源模塊，用于給運動采集模塊、數據處理模塊、無線接收與發送模塊提供工作電源； 所述運動采集模塊用于收集頭部運動的信息數據，并與數據處理模塊相連接，所述數 據處理模塊通過無線接收與發送模塊和電腦進行無線通信。
2. 根據權利要求1所述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述運動采集 模塊，包括模擬信號采集電路、AD轉換電路和總線接口，所述模擬信號采集電路設有光敏電 阻，用于感應頭部移動時的加速度，并通過AD轉換電路將模擬信號轉換為數字信號，所述 轉換電路通過總線接口將數字信號傳輸給數據處理模塊。
3. 根據權利要求2所述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述光敏電阻 對頭部加速度進行采集，光敏電阻與光源之間設有黑色擋板，黑色擋板與模擬信號采集電 路之間彈性連接，彈性連接使黑色擋板在頭部移動產生的加速度與光敏電阻之間產生偏 移，黑色擋板相對光敏電阻的位置會變化，反應出頭部運動的加速度，頭部移動時，黑色擋 板與光敏電阻之間偏移，影響光源照射向光敏電阻的光線，導致光敏電阻阻值發生變化，不 同阻值對應不同的加速度，同一個軸向上有兩個光敏電阻，用于測試兩個方向上的加速度。
4. 根據權利要求1所述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述數據處理 模塊包括依次連接的讀取信號單元、數據轉換單元、防抖動處理單元、判斷數據特征單元、 誤差校驗單元和輸出控制指令單元，信號讀取單元把采集的加速度值通過數據轉換單元積 分轉化為瞬時位移量，并通過防抖動處理單元和判斷數據特征單元，根據瞬時位移量大小 和瞬時位移量的變化特征，判斷是否是抖動引起的，得出是移動或者靜止的結果，并通過輸 出指令模塊輸出，所述誤差校驗單元對產生的誤差校驗，主要實現頭部靜止的檢測，從而糾 正誤差，結果通過輸出指令單元輸出。
5. 根據權利要求1所述的基于頭部運動的無線體感鼠標，其特征在于：所述數據處理 模塊設定頭部運動的最大加速度值為〇. 5m/s2,靜止4秒自動執行確定功能。
【文檔編號】G06F3/01GK104123002SQ201410336073
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】宋騰飛, 韓慶邦, 吳婷, 殷澄, 李建, 朱昌平 申請人:河海大學常州校區