专利名称：空中鼠标键盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于计算机的输入设备，具体是一种空中鼠标键盘。
背景技术：
鼠标和键盘是计算机必备的输入工具，现在市面上的鼠标品种繁多，如滚球鼠标、 光电鼠标、激光鼠标，这些鼠标又有有线和无线之分，有线鼠标受到线缆束缚，只能在一定距离内操作，无线鼠标则比较方便，可以摆脱线缆束缚，在较远的距离操作。但是这些鼠标均需要在特定的物体平面上滑动以实现光标定位操作，离开了平面鼠标将无法工作。在此基础上，随着微电子机械系统技术的发展，促成了新型空中鼠标的出现，空中鼠标可以在空中实现对光标的控制，使得鼠标摆脱了特定平面束缚，特别适合家庭娱乐操作，会议幻灯片演示控制等场合。但是，这种鼠标的定位精度较差，功能单一，在进行桌面工作时，如文档编辑，制图等，较为不便。此外，鼠标一般都是作为光标操作设备，计算机需要输入信息时一般还需要通过键盘输入，而现有的键盘体积一般比较大，携带不方便，不利于移动应用。市面上的掌上全键盘，由于体积限制，导致按键很小，容易出现误按，使得输入速度受限。如上所述，若能发展出一种集桌面鼠标、空中鼠标、键盘输入于一身的多功能输入设备，将大大改善鼠标、键盘的功能、便携度以及使用体验。
实用新型内容本实用新型根据前文所述现有鼠标、键盘的缺陷，提供一种可以实现空中光标控制、手势识别、桌面光标控制、智能键盘输入等多种功能的空中鼠标键盘。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型提供的空中鼠标键盘包含微处理器、光学导航模块、空中导航模块、键盘模块、接近式与环境光传感模块、无线通信模块，整个系统由微处理器作为主控芯片进行信号处理与协调控制。光学导航模块可以是基于发光二极管光学引擎的，也可以是基于激光引擎的。空中导航模块可以是陀螺仪， 也可以是加速度传感器。本实用新型提供的空中鼠标键盘第一方面在于提供一种光标控制功能。该空中鼠标键盘上设有模式选择键，用于进行桌面模式和空中模式的选择。选择桌面模式时，空中鼠标键盘在桌面使用，由光学导航模块识别空中鼠标键盘位移信号，送入微处理器处理后，经无线通讯模块发送给计算机，实现光标控制。同时，系统将关闭空中导航模块以节省电力。 选择空中模式时，空中鼠标键盘在空中使用，由空中导航模块识别空中鼠标键盘在空中的位移信号，送入微处理器处理，经无线通讯模块发送给计算机，实现空中光标控制和手势识别。同时，系统将关闭光学导航模块以节省电力。本实用新型提供的空中鼠标键盘第二方面在于提供一种键盘输入功能。空中鼠标键盘内部装有接近式与环境光传感模块，当用户进行桌面或者空中的光标控制时，整个手掌就会贴近空中鼠标键盘的上表面，此时接近式与环境光传感器就有相应信号传入到微处理器中，识别为用户正在进行光标控制，关闭键盘模块，以防止键盘按键误按。同时，接近式与环境光传感器还可以检测环境光强度信号，送入微处理器，智能地调节键盘背光灯的亮暗。键盘按键位于空中鼠标键盘的上表面，由于面积有限，采用按键复用技术来减少按键个数，按键复用通过组合键、选择键、多次击键等方式实现。按键信息送入微处理器进行软件处理成通用键盘信号，经过无线传送计算机，实现键盘输入功能。本实用新型的有益效果是，将桌面鼠标、空中鼠标、键盘集成一体，功能全面，便携性好，特别适合桌面办公、客厅娱乐、会议演示、移动应用等诸多场合使用。给用户带来了全新的操作体验。
图1是本实用新型空中鼠标键盘实施例的结构示意图。图2是本实用新型空中鼠标键盘实施例的系统框图。图3是本实用新型空中鼠标键盘实施例的光学导航模块电路结构框图。图4是本实用新型空中鼠标键盘实施例的空中导航模块电路结构框图。图5是本实用新型空中鼠标键盘实施例的空中导航程序流程图。图6是本实用新型空中鼠标键盘实施例的接近式与环境光传感模块电路结构框图。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的功能，
以下结合附图说明空中鼠标键盘具体实施方式
、结构特征及技术方案，详细说明如下。图1为本实用新型空中鼠标键盘实施例的结构示意图。包含有鼠标左键(1)、鼠标右键(2)、轨迹球(3)、键盘按键(4)、指示灯(5)、模式选择键(6)。其中，鼠标左键(1)与鼠标右键(2)用于实现普通鼠标左右键功能。轨迹球(3)主要实现屏幕页面的上下、左右滚动，翻页等(具体功能与应用软件有关)，同时也能实现鼠标中键的功能。这里也可以换成普通滚轮。指示灯(5)共有四个，从左到右依次是空中鼠标模式(air)指示灯、数字键盘锁定 (NL)指示灯、标点符号键盘锁定(PL)指示灯、大写锁定(CL)指示灯。模式选择键(6)用于选择空中鼠标键盘工作在桌面模式还是空中模式。图2为本实用新型空中鼠标键盘实施例的系统框图。空中鼠标键盘系统包含电源模块(7)、微处理器(8)、光学导航模块(9)、空中导航模块(10)、键盘模块(11)、接近式与环境光传感模块(12)、键盘背光灯(13)、指示灯(5)、无线通信模块(14)，整个系统由微处理器(8)PIC32MX575F256H单片机作为主控芯片进行协调控制，该控制器性能出色，片内资源丰富。光学导航模块(9)用于空中鼠标键盘工作在桌面模式时识别其位移信号，空中导航模块(10)用于空中鼠标键盘工作在空中模式时识别其在空中的移动信号，键盘模块(11) 用于识别用户的按键信号，接近式与环境光传感模块(12)用于识别用户是否在进行光标控制，从而关闭键盘按键(4)，防止误按，同时还识别环境光的强度，用于控制键盘背光灯 (13)的发光强弱。所有的鼠标键盘信号经微处理器(8)转化为通用鼠标键盘信号后经无线通信模块(14)传送给计算机。图3为本实用新型空中鼠标键盘实施例的光学导航模块(9)电路结构框图，用于本实用新型空中鼠标键盘工作在桌面模式时的位移信号识别。该模块可以采用光学引擎或者激光引擎实现，本实施例中采用激光导航，可以提高分辨率和灵敏度。图3中的激光引擎 (15)采用ADNS-7530芯片，内部集成Image (成像系统)，DSP (数字信号处理器)。当多功能空中鼠标键盘在桌面上使用时，激光导航模块通过DSP对图像处理后得到运动的方向和位移信息，并通过SPI (串行外设接口)上传给微处理器(8)进行解码处理，最后通过无线发射模块(14)发送给计算机进行光标的控制从而实现桌面鼠标功能。图4为本实用新型空中鼠标键盘实施例的空中导航模块(10)电路结构框图，用于本实用新型空中鼠标键盘工作在空中模式时的空中位移信号识别。空中导航模块可以采用陀螺仪或者加速度传感器来实现。参阅图4中的空中导航模块电路结构框图，本实施例采用陀螺仪(16)IXZ-500，由电源(7)提供，用于检测x、z轴的旋转角速度，并输出一个与角速度成正比的模拟电压信号。当空中鼠标键盘在空中挥动或者摆动，内部的陀螺仪检测到双轴的运动方向及角速度大小，转化后的模拟电压先通过信号调理回路(17)进行放大和滤波后，再传送给微处理器(8)的AD模块(数模转换模块)进行数据采集和处理，最后通过无线通讯模块(14)发送到计算机进行光标的空中控制或者手势识别。软件上主要涉及传感器数据采集、信号调理、鼠标定位算法和通讯格式编写。参阅图5中的空中导航程序流程图，程序开始进行初始化，这一部分包括系统时钟、采集模块、通讯模块的初始设置、陀螺仪零位的确定、各个变量的清零等等；数据采集程序，包括防止数据抖动、毛刺或高频信号干扰增加的数字滤波器，并采用多次采样的方式，提高采集精度；通过鼠标定位算法，计算多功能空中鼠标键盘绕χ、ζ轴旋转过的角度，从而计算出空中鼠标键盘的空中位移信号；通讯格式的编写，这一部分软件主要是使微处理器(8)和电脑可以进行良好的通讯，从而实现光标的精准定位。空中鼠标键盘能够识别特定的手势，同时按住鼠标左键(1)、鼠标右键(2)然后挥动空中鼠标键盘即可进行手势识别，如上下挥动表示刷新，先上后右表示下一页等等。 此部分功能可以通过软件编写实现。本实用新型空中鼠标键盘实施例的键盘模块(11)主要实现键盘字符输入功能，在本实施例中，为了充分减少键盘体积，同时又方便用户单手操作，采用键盘按键复用技术， 将标准键盘中大部分按键功能集成到20个键盘按键(4)上，如图1所示，20个键盘按键(4) 标有沈个英文字母“A-Z”、10个阿拉伯数字“0-9”、31个标点及符号、5个功能符“esc、NL、 PL、CL、del”、4 个控制符“shift、Ctrl、Alt、enter”、l 个“<-(退格)”、1 个空白键。为了方便用户区分，特将字母、控制符及退格标成黑色，功能符标成橘色，数字及“+、_、*、/、. ”标成蓝色，其余标点符号标成紫色。默认情况下，按下按键输入的是黑色字符，如“A”、“shift”。 当一个键有两个字母时，要想输入右边的字母，如“B”、“D”等，需要按下空白键再按下字母键“B”，或者同时按下这两个键输入。当连按两下空白键时，将输入一个空格。按下“shift” 键再按下功能符键(橘色)，或者同时按下，即可输入功能符。其中按下“NL”(数字键盘锁定)，NL指示灯点亮，再按键即输入键上的数字等蓝色字符，按下“PL”(标点符号键盘锁定)，PL指示灯点亮，再按键即输入键上的标点符号等紫色字符，按下“CL”(大写锁定)，PL 指示灯点亮，即可输入大写字母。此部分功能通过编写相应的软件即可实现。图4为本实用新型空中鼠标键盘实施例的接近式与环境光传感模块(12)电路结构框图，用于本实用新型空中鼠标键盘鼠标光标控制与键盘字符输入识别，从而在用户进行鼠标光标控制时，控制键盘模块的开关(19)关闭键盘模块(11)，以防止键盘按键(4)误按。另一个功能是环境光强度检测，用于调节键盘背光灯(13)的亮度。键盘模块(11)的开关可以采用按键的形式进行，但考虑开关切换频繁，用按键切换就极为不方便，采用电子式传感器具有实用、新颖、便捷等优点。接近式传感器、红外传感器、压力传感器等电子式传感器都可选用。本实用新型实施例采用接近式与环境光传感器(18)ISL29011，如图6所示，该传感器将接近式传感与环境光传感集成在一起，功能丰富。当检测到手指靠近左右键区域时，传感器检测的信号通过I2C (内部整合电路)总线送入微处理器(8)进行处理，输出控制信号给键盘模块的开关(19)将键盘按键(4)封锁，防止误按，直到手指离开左右键的区域。 同时该芯片还能检测环境光强度，通过微处理器(8)控制键盘背光灯(13)的亮度。本实用新型空中鼠标键盘实施例的无线通信模块(14)，可采用红外模块、射频模块、蓝牙模块等。本实用新型空中鼠标键盘实施例的无线发射模块(14)采用BROADCOM公司的蓝牙芯片BCM2042实现。该芯片专门为无线鼠标和键盘设计，功耗低，集成了 HID接口， 蓝牙2. 0版本。微处理器(8)将其采集的各种控制信息通过UART接口(通用异步接收/发送装置接口)传送给BCM2042，经其内部处理后，传送给计算机端的接收设备，实现无线传输功能。综上所述，本实用新型将桌面鼠标、空中鼠标、键盘融为一体，在实现桌面鼠标精准光标控制，空中鼠标自由光标控制、智能手势识别、键盘字符输入的同时，大大减小了设备体积，适合桌面办公、客厅娱乐、会议演示、移动应用等诸多场合使用，方便用户携带，给用户提供了良好的使用体验。
权利要求1.一种空中鼠标键盘，包含微处理器、光学导航模块、空中导航模块、键盘模块、接近式与环境光传感模块、无线通信模块，其特征是整个系统由微处理器进行信号处理与协调控制，由键盘模块中的模式选择键进行桌面模式与空中模式的选择；光学导航模块用于桌面模式下的空中鼠标键盘位移信号识别，经微处理器处理后通过无线通信模块传给计算机实现光标控制；空中导航模块用于空中模式下的空中鼠标键盘空中位移信号识别，经微处理器处理后通过无线通信模块传给计算机实现空中光标控制与手势识别；键盘模块用于实现字符输入；接近式与环境光传感模块用于鼠标光标控制时关闭键盘模块来防止键盘按键误按，以及检测环境光强度信号，调节键盘背光灯的亮暗。
2.根据权利要求1所述的空中鼠标键盘，其特征是空中鼠标键盘上表面包含鼠标左键、鼠标右键、轨迹球或者滚轮、键盘按键、指示灯。
3.根据权利要求1所述的空中鼠标键盘，其特征是光学导航模块通过光学引擎或激光引擎识别空中鼠标键盘位移信号。
4.根据权利要求1所述的空中鼠标键盘，其特征是空中导航模块通过陀螺仪或加速度传感器识别空中鼠标键盘空中位移信号。
5.根据权利要求1或2所述的空中鼠标键盘，其特征是键盘模块中每个键盘按键通过微处理器软件处理实现多种字符的输入。
6.根据权利要求1所述的空中鼠标键盘，其特征是无线通讯模块通过红外模块或射频模块或蓝牙模块进行无线通信。
专利摘要本实用新型涉及一种空中鼠标键盘，包含微处理器、光学导航模块、空中导航模块、键盘模块、接近式与环境光传感模块、无线通信模块。微处理器进行信号处理与协调控制，光学导航模块用于桌面模式下的空中鼠标键盘位移信号识别，实现光标控制；空中导航模块用于空中模式下的空中鼠标键盘空中位移信号识别，实现空中光标控制与手势识别；键盘模块用于实现字符输入；接近式与环境光传感模块用于鼠标光标控制时关闭键盘模块来防止键盘按键误按，以及检测环境光强度信号，调节键盘背光灯的亮暗。本实用新型涉及的空中鼠标键盘将桌面鼠标、空中鼠标、键盘集成一体，功能全面，便携性好。
文档编号G06F3/02GK202049454SQ201120142369
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月7日 优先权日2011年5月7日
发明者柯栋梁, 艾凤明, 马银龙 申请人:柯栋梁, 艾凤明, 马银龙