专利名称：方位开关式摇杆及其方位扫描方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机的游标控制装置及其方法，特别是一种方位开关式摇杆及其方位扫描方法，尤其用于定位精确地遥控计算机系统中的游标移动更迅速的一种控制装置及其方法。
背景技术：
随着时代的演进，个人电子计算机已经慢慢与消费电子的领域相结合，而视窗式操作系统的概念，也开始深入家电的影音设备。因此，具有游标控制的无线遥控器，已成为使用者在操作中不可或缺的装置。为了可以控制游标的方位及移动，在现有设计上可以采取的方案不外是轨迹球、压力式的垂直及水平感应器、四方位或八方位或更多方位的控制方位开关等等。但它们都有各自的缺点，例如，光电元件需要消耗较大功率、向量元件需要模拟数字转换电路导致成本增加、方位控制开关只能依固定方位又无加速故不好用等。
传统的轨迹球虽然定位精确，但是其功率消耗较大，其中的光电管待机电流即可达到7mA，待机时间达5分钟左右，而工作时电流更高达25mA之多，因此会导致轨迹球工作电流大、待机时间长、耗电多及成本的增加。而对于现有的方位控制开关来说，其大多是依传统方式在摇杆下方放置具有弹力的机构元件，元件的下沿披覆可导电的材料，使它与下面的PCB板上所布的开关线路直接闭合导通形成开关。PCB板上的开关依照不同方位呈点式分布，当摇杆向四周摇摆产生下压动作时，可使对应方位开关的电路接通，形成方位控制开关。这些方位开关通过一控制电路进行判断开关的导通与否，由于人的反应动作的间断性无法满足最小时间的要求，例如当调小反应跳跃距离时，按住该方位开关保持导通游标移动就会非常缓慢；而当调大反应跳跃距离时，轻触导通一下开关会使游标的跳跃幅度过大，无法精准的定位到很小距离上，这在计算机的实际操作中，尤其是绘图或文字处理时会非常不方便，因此这些方位控制开关在实际操作过程中，其定位并不十分精确，且其对游标移动非常不灵活。
因此，上述现有的控制游标的方位及移动的装置，在定位和加速等问题上均存在或多或少的缺点，有待加以改善。
发明内容
针对上述现有控制游标的方位和移动的装置所存在的缺点，本发明的主要目的在于提供一种方位开关式摇杆，其包括一弹性元件，其下表面披覆有可导电材料，以及一位于弹性元件下方的PCB板，其中该PCB板上还包括一公共电极及各个方位的开关电极，且各个方位的开关电极与公共电极交替排列；借以当摇杆压下时可通过下压导通的开关位置与数目来进行面积判断，计算出新方位与速度，使游标以不同速度在屏幕上移动。
本发明的一种方位开关式摇杆，用于计算机游标控制，其包括一弹性元件，其下表面具有接触面，以及一位于弹性元件下方的PCB板，其中，所述接触面上披覆有可导电材料；该PCB板上还包括一公共电极及各个方位的开关电极，且各个方位的开关电极与公共电极交替排列；以及一控制电路，与所述PCB板通讯连接，借以当摇杆压下所述弹性元件时可通过下压导通的开关位置与数目来进行面积判断，计算出新方位与速度，使游标在屏幕上依该方位和速度移动。
所述的方位开关式摇杆，其中，所述公共电极呈中心放射状设置。
所述的方位开关式摇杆，其中，所述控制电路还根据导通方位开关的时间决定加速移动游标。
所述的方位开关式摇杆，其中，该方位开关式摇杆还包括一方便手控的控制帽盖，该控制帽盖固定在弹性元件上。
所述的方位开关式摇杆，其中，该PCB板上的方位开关电极至少有四个，分布在四个方位上。
所述的方位开关式摇杆，其中，所述方位开关电极及公共电极上都设置有分支，并且相互之间交错设置。
一种方位开关式摇杆的方位扫描方法，其包括以下步骤(a)设置一弹性元件，以及一PCB板，所述弹性元件与所述PCB板的接触面上披覆有可导电材料；
(b)在所述PCB板上设置有一交错设置的方位开关电极及公共电极；(c)设置有一控制电路，与所述PCB板通讯连接；(d)沿某一方位以一定的力度按下该方位开关式摇杆，从而使得所述弹性元件下压与其下方的PCB板相接触，使得对应方位的开关电极与公共电极导通；(e)所述控制电路调用端口扫描子程序读入各个开关的状态，计算导通的开关电极位置及导通面积，从而发送讯号给计算机控制游标的移动方位和速度。
所述的方位扫描方法，其中，所述步骤(d)还包括(f)所述控制电路根据所述摇杆的按压后某个方位电极导通的时间，自动调整加速向该方位移动游标。
所述的方位扫描方法，其中，所述步骤(b)中的公共电极呈中心放射状设置。
所述的方位扫描方法，其中，所述步骤(b)中的各方位开关电极与公共电极都设置有分支，并且相互之间交错设置。
本发明的一种方位开关式摇杆及其方位扫描方法，由于主要采用一具有接触面的弹性元件，该接触面上披覆有可导电材料，并设置有一位于弹性元件下方的PCB板，该PCB板的对应该接触面上设置的各方位开关电极以及公共电极交错排列，以及一控制电路，通过对按压接通开关电极的方位及数量可以计算该方位的接触面积，从而发送讯号给计算机，以对应的速度移动游标，即能精细地移动游标，而且大距离移动游标时又可以快速移动；而且，产品成本低廉，结构简单，省电。
附图简要说明下面结合附图，通过对本发明较佳实施例的详细描述，将使本发明的技术方案和有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明所依据的基本电路原理图；图2为本发明较佳实施例的结构示意图；图3为本发明较佳实施例的PCB板的布线方法的简单示意图；
图4为依据本发明较佳实施例的方位扫描子程序流程图；图5为传统轨迹球耗电情况示意图；图6为本发明较佳实施例的耗电情况示意图。
具体实施例方式
请参阅图1，其为本发明所依据的基本电路原理图。如图1所示，各路开关电极X1～Xn分别与公共电极Y1组成了多路开关。当披覆有导电材料的弹性元件压下时，使开关电极1与公共电极2导通，每一路开关代表一个方位，相邻的几路开关又可组合成一个新的方位。具体的但不限于可以是4、8或以上多个方位开关电极，公共电极Y1可依据不同的设计而被连接到IC或地线或电源线，各方位开关电极连接到一控制电路(图未示出)，这种连接电路是本行业普通技术人员所周知的，用于对开关电极的开关状态进行检测并计算，发出对应讯号以控制计算机游标的移动方向。
请参阅图2及图3，其为本发明的结构示意图及本发明中的PCB板的布线示意图。如图2所示，本发明的较佳实施例包括一控制帽盖10，一弹性元件的固定装置20，下端为一具有一整个表面都披覆有导电材料的接触面的弹性元件30，该弹性元件30与该弹性元件固定装置20、控制帽盖10可为橡胶或其他材料制成，且该控制帽盖10与该弹性元件固定装置20适配结合固定在弹性元件30上方，以固定该弹性元件30；以及一位于弹性元件下方的PCB板40，该PCB板还包括有一公共电极Y1及各个方位的开关电极X1～Xn，且这些开关X1～Xn与公共电极Y1交替排列分布成360°，根据技术的发展，可以更精细地设置公共电极Y1与各开关电极的分布密度，这些都应属于本发明的保护范围。
如图3所示，公共电极Y1为中心放射状，还可以在该公共电极Y1及各方位开关电极X1～Xn的各分支上再设定更细的树状分支，并且公共电极的分支与各方位开关电机的分支交错设置。该控制帽盖10与该弹性元件固定装置20结合，一起将弹性元件30固定在PCB板上，在开始状态，所述弹性元件30的接触面与所述PCB板是脱离状态的。当使用者欲控制计算机屏幕上的游标时即向某个方位按下控制帽盖，从而使弹性元件下压，其接触面31与PCB板上的对应数个开关电极接触，从而闭合导通该数个开关电极，开关电极的数目与用力力度相关，而用力力度往往来自于使用者对游标移动距离和速度要求的判断，例如远距移动游标时，使用者会用力往该方向扳动摇杆，从而使该方位导通的开关电极面积增大，电流变大；相反则会电流很小。当然，设计者也可以不用控制帽盖10与弹性元件固定装置20，而直接通过一个弹性元件30控制该弹性元件30与PCB板40接触导通，或者也可以加多一个控制帽盖10在弹性元件30上方以方便控制弹性元件30与PCB板的接触导通。
本发明的基本产品结构并不限于无线摇杆，但针对无线摇杆效果更佳，因为正如背景技术所交待的，现有无线摇杆并不能精细且快速实现对游标的控制，而本发明则通过对上述PCB板上的公共电极接通的面积来计算游标的移动速度，同时确定游标移动方位，可以很迅速的实现游标的远距移动，又可以精细的控制游标进行微细的移动操作。
如图3所示，其为依据本发明的八方位开关式摇杆的PCB板的布线方法的简单示意图。八方位开关X1～Xn与公共电极Y1交替分布成360°分布在该PCB板40上。本发明与传统的控制方位开关电极的区别在于，本发明将面积的概念加入到设计当中，当使用者沿某一方位按下该方位开关摇杆时，会使弹性元件30下表面的导电材料接触到方位开关X1～Xn中的一个开关甚至更多开关和公共电极Y1，形成闭合导通的状态，使摇杆在下压时与方位开关做面积式的压合。而根据闭合的开关位置与数目进行面积判断，结合相关的程序设计，计算出游标移动的新方位以及速度的判断。压住的扇形面积的角平分线即为新的方位，且压住的面积越大，速度越快。同时，将开关连续压住的时间计数加1，当计数大于某个预设值时，设置第二段加速，克服了传统的控制方位开关摇杆无加速的缺点。
游标的操作除了方位的移动外，移动的速度也是一个重要的研究课题。当控制开关加入面积的设计概念后，摇杆下压的力道会以面积的形态呈现，而通过相关的程序设计对面积进行判断，即可使游标在屏幕上以不同的速度移动。再加上若使用者希望往这一方位快速移动，必定会让摇杆停留在相同位子一段时间，而这些信息也可以通过程序设计使游标作加速运动。因此，本发明并不局限于如图3所示的PCB布线方法，其他设计者也可根据本发明的构思作出其他的变化，而这些变化也都应属于本发明的保护范围。
根据本发明的方位开关式摇杆，本发明还提供了一种方位扫描的方法。如图4所示，其为该方位扫描子程序的流程图，该方法包括下列步骤(a)使用者沿某一方位以一定的力度按下该方位开关式摇杆，从而使得弹性元件下压，并与其下方的PCB板相接触；(b)调用端口扫描子程序读入各个开关的状态，判断该方位上弹性元件披覆有导电材料的下表面与PCB板上的公共电极及各个方位开关的接触情况，也即该方位上弹性元件与PCB板的接触面积大小的情况；(c)判断开关是否有闭合，即弹性元件下表面与公共电极及方位开关是否均有接触，形成导通状态；若无闭合，则清除当前速度与开关连续压住的时间计数；若有闭合，则判断和计算出新方位与速度并保存更新数据；其判断新方位的方法为计算开关闭合的个数，进行面积判断，即通过弹性元件下表面与PCB板上的公共电极与方位开关的导通情况判断导通的开关的位置与数目，进而判断接触面积的大小；导通个数越多面积越大，说明压力越大，速度应越快；并且所压住的扇形面积的角平分线即为新的移动方位；其判断新速度的方法为将开关连续压住的时间计数加1，当计数大于某一预设值时，设置第二段加速；根据以上方法得出最终的方位与速度，保存当前的速度，清除加速标志；并依此速度与方位移动游标。
(d)返回主程序。
通过本发明，可使使用者的操作更简单，避免了传统的轨迹球的光电元件需要消耗较大功率、向量元件导致成本增加、方位开关只能固定方位又无加速的缺点。如图5及图6所示，其为传统轨迹球耗电情况与依据本发明的方位摇杆的耗电情况示意图，可以看出，传统的轨迹球正常工作电流在25mA左右，时间30ms左右，而待机时工作电流达7mA，时间为5分钟左右，因此耗电量会非常大；而依据本发明的方位开关式摇杆的工作电流为7mA左右，时间30ms左右，待机电流为2mA左右，时间为4秒钟左右。如此一来，根据本发明的方位开关式摇杆的工作电流比传统的轨迹球小，待机时间也短，因此会更省电。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种方位开关式摇杆，用于计算机游标控制，其包括一弹性元件，其下表面具有接触面，以及一位于弹性元件下方的PCB板，其特征在于，所述接触面上披覆有可导电材料；该PCB板上还包括一公共电极及各个方位的开关电极，且各个方位的开关电极与公共电极交替排列；以及一控制电路，与所述PCB板通讯连接，借以当摇杆压下所述弹性元件时可通过下压导通的开关位置与数目来进行面积判断，计算出新方位与速度，使游标在屏幕上依该方位和速度移动。
2.根据权利要求1所述的方位开关式摇杆，其特征在于，所述公共电极呈中心放射状设置。
3.根据权利要求2所述的方位开关式摇杆，其特征在于，所述控制电路还根据导通方位开关的时间决定加速移动游标。
4.根据权利要求3所述的方位开关式摇杆，其特征在于，该方位开关式摇杆还包括一方便手控的控制帽盖，该控制帽盖固定在弹性元件上。
5.根据权利要求3所述的方位开关式摇杆，其特征在于，该PCB板上的方位开关电极至少有四个，分布在四个方位上。
6.根据权利要求3所述的方位开关式摇杆，其特征在于，所述方位开关电极及公共电极上都设置有分支，并且相互之间交错设置。
7.一种方位开关式摇杆的方位扫描方法，其包括以下步骤(a)设置一弹性元件，以及一PCB板，所述弹性元件与所述PCB板的接触面上披覆有可导电材料；(b)在所述PCB板上设置有一交错设置的方位开关电极及公共电极；(c)设置有一控制电路，与所述PCB板通讯连接；(d)沿某一方位以一定的力度按下该方位开关式摇杆，从而使得所述弹性元件下压与其下方的PCB板相接触，使得对应方位的开关电极与公共电极导通；(e)所述控制电路调用端口扫描子程序读入各个开关的状态，计算导通的开关电极位置及导通面积，从而发送讯号给计算机控制游标的移动方位和速度。
8.根据权利要求7所述的方位扫描方法，其特征在于，所述步骤(d)还包括(f)所述控制电路根据所述摇杆的按压后某个方位电极导通的时间，自动调整加速向该方位移动游标。
9.根据权利要求8所述的方位扫描方法，其特征在于，所述步骤(b)中的公共电极呈中心放射状设置。
10.根据权利要求8所述的方位扫描方法，其特征在于，所述步骤(b)中的各方位开关电极与公共电极都设置有分支，并且相互之间交错设置。
全文摘要
一种方位开关式摇杆及其方位扫描方法，其包括一弹性元件，其下表面披覆有可导电材料，以及一位于弹性元件下方的PCB板，该PCB板还包括有一公共电极及各个方位的开关电极，且该PCB板上的各个方位的开关电极与公共电极交替排列；其方位扫描方法是当摇杆压下时，通过下压的开关电极位置与数目进行面积判断，计算出新的方位与速度，并通过开关连续压住的时间计数来设置加速，使游标以不同速度在屏幕上移动。
文档编号G06F3/033GK1549102SQ03124288
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月7日 优先权日2003年5月7日
发明者刘定敢 申请人:精模电子科技(深圳)有限公司