专利名称：一种控制电脑使用时间的装置和方法
技术领域：
本发明涉及电脑周边设备技术，具体是涉及一种控制电脑使用时间的装置和方法。
背景技术：
随着电脑技术的普及和互联网络的发展，个人电脑已经进入越来越多的家庭，在给人们带来很多便利的同时，也引发了一些不容忽视的问题。孩子们，特别是部分自制力较差的学生，将大量的时间和精力花在了电脑游戏和网络娱乐上，并由此产生了成绩下降、视力下降甚至健康水平下降等严重后果。老师和家长们开始寻求能够控制孩子们使用电脑的方法。现在控制电脑使用时间的任务一般是由软件来完成的，它可以定时切断网络连接、限制设定程序的使用时间或控制电脑的开关机时间等。但是，由于其本质是依赖于计算机自身操作系统的软件，因此存在以下缺点1)如果家长要上班或者出外旅行，孩子可将电脑硬盘格式化后，重新安装操作系统就可以长时间使用电脑，严重影响身心健康。2)家长忘记了口令或密码要将电脑硬盘格式化，重新安装操作系统和应用软件后才能使用，浪费时间。3)软件工作时需要占用操作系统资源令电脑工作速度减慢和增加死机的机会。4)基于软件的兼容性，只有相应的电脑操作系统才能安装和使用。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种能够避免通过修改软件系统进行规避的控制电脑使用时间的装置和方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种控制电脑使用时间的装置，其特征是包括控制模块和与之相连接的时钟模块和转接器；时钟模块，提供独立于电脑操作系统运行的时钟作为时间控制的依据；控制模块，根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向转接器发送控制指令和/或信号；转接器，将外部设备转接至电脑主机的相应接口，根据所述控制指令接通或断开所述外部设备与电脑主机之间的电路连接，和/或通过与电脑主机的接口发出所述信号使电脑停止正常工作。
所述控制模块还可具有数据接口，能够通过该数据接口与被控电脑相连接，对设定的使用时间限制条件进行修改；所述数据接口采用RS-232或USB或PS2接口标准。
所述外部设备可以是鼠标和/或键盘，所述信号为重启或关机或待机信号。
优选的是，所述外部设备包括交流电源，其相应的转接器仅根据控制模块的控制指令接通或断开所述交流电源与电脑主机之间的电路连接。
优选的是，本发明装置还包括复位开关，复位开关与控制模块相连接，其被触发时输出复位指令，使控制模块回复设定状态。
优选的是，本发明装置还包括提示模块，提示模块与控制模块相连接，控制模块还根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向提示模块发送提示指令，使之发出视觉或听觉信号。
为本发明的目的，还提供一种控制电脑使用时间的方法，包括如下步骤1)在外部设备与电脑主机之间设置转接器，使该外部设备通过所述转接器与电脑主机相应的接口连接；2)控制模块根据一个独立于电脑操作系统时钟的外部时钟提供的时间以及预先设定的使用时间限制条件进行判断，被控制电脑是否处于被允许的开机状态；3)如果判断为是，则在一定时间后进行下一次判断；4)如果判断为否，则输出控制指令驱动转接器断开所述外部设备与电脑主机之间的电路连接和/或通过所述转接器与电脑主机的接口发出信号使电脑停止正常工作。
优选的是，在步骤4)中控制模块驱动转接器之前，还输出提示指令至提示模块，使之发出视觉或听觉信号。
优选的是，还包括限制条件修改的步骤，通过正确重复设定的口令后登入控制模块，对设定的使用时间限制条件进行修改。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于1)采用具有独立于电脑操作系统的时钟的控制模块来实现对电脑的时间控制，不再受电脑软件系统的影响，避免了被控对象通过采用格式化硬盘、更改操作系统、重置电脑时钟等方式来规避对使用的时间监控；独立运行，不占用电脑系统资源，对电脑系统的其他工作不产生任何影响；由于是硬件装置，对电脑的软件平台不具有依赖性，可广泛适用于安装各种操作系统的电脑。并且采用转接器的方式，通过控制外部设备与电脑的连接和/或利用电脑与外部设备接口来发送关机信号等方法来实现控制，使得控制方式更加灵活，装置的安装使用也更加方便。2)提供对交流电源的控制，能够在通过键盘、鼠标等的转接口发出关机指令无效时(例如，操作系统死机等情况)，保证关机功能的实现；使得本装置具有软硬控制相结合的优点保证对电脑控制的绝对性。3)设置与被控电脑相连接的数据接口，可以利用被控电脑作为本发明装置与操作者的数据交换平台，进行控制模块登入、修改使用时间限制条件等操作，这样能够节省硬件投入，不必设置单独的显示、输入模块，且与被控电脑在这些数据上的交流不会影响到控制的独立性。4)增设复位开关，使得能够在需要的时候(例如，密码遗失)通过简单的外部操作对控制模块进行重置，而不必像软件型控制系统一样进行整个电脑系统的重装。5)增设提示模块，可在进行关机等强制操作前给使用者以提示，避免突然操作带来的损失。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明
图1是本发明装置电路结构框图。
图2是一种控制电脑使用时间的装置的电路原理图。
具体实施方式
本发明提供一种采用具有独立于电脑操作系统时钟的外部硬件来控制电脑使用时间的装置和方法，所述装置具有如图1所示的电路结构框图，包括控制模块和与之相连接的时钟模块、转接器、提示模块和复位开关J1；时钟模块，提供独立于电脑操作系统运行的时钟作为时间控制的依据；控制模块，根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向转接器发送控制指令和/或信号；控制模块还具有数据接口，能够通过该数据接口与被控电脑相连接，对设定的使用时间限制条件进行修改。所述数据接口可采用RS-232或USB或PS2等接口标准。所使用的数据接口既可以是控制模块上额外设置的，也可以就采用转接器与电脑的连接口转接器，将外部设备转接至电脑主机的相应接口，根据所述控制指令接通或断开所述外部设备与电脑主机之间的电路连接，和/或通过与电脑主机的接口发出所述信号使电脑停止正常工作。所述外部设备可以是鼠标和/或键盘，控制模块可通过其相应的转接器与电脑主机的接口发出重启或关机或待机信号。所述外部设备也可包括交流电源，其相应的转接器仅根据控制模块的控制指令接通或断开所述交流电源与电脑主机之间的电路连接。当转接器所转接的是与电脑主机具有信号交换的设备，如鼠标、键盘时，它与电脑主机的接口同时还可以作为控制模块的数据接口。当然，控制模块也可以设置额外的数据接口来进行与电脑的数据交换，这种情况在图1中以虚线箭头表示。
提示模块，控制模块还根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向提示模块发送提示指令，使之发出视觉或听觉信号。
复位开关J1，其被触发时输出复位指令，使控制模块回复设定状态。
本发明装置可采用如图2所示的电路结构来实现，图2中以单片机作为控制模块，时钟模块是以晶振X1提供源频率的CLOCK(实时时钟)电路，连接在单片机的12和13脚之间，该电路在电脑关机后由大电容C1供电，可保证在电脑关机后时钟能长时间正常工作，当然，若采用纽扣电池供电等方式也是允许的。
转接器有两个，分别对键盘和交流电源进行转接。对键盘的转接器1包括两个分别由单片机的9脚Ctrl1和11脚Ctrl2控制的型号为CD4066的模拟开关K1和K2，所转接的键盘采用PS2接口，模拟开关K1和K2分别串联在PS2接口的DATA和CLK线上。同时，在此电路中，由于转接器1所转接的是可与电脑发生数据交换的设备，因此还利用转接器1与电脑的PS2接口作为单片机与电脑的数据接口，将单片机的2脚和1脚分别与转接后的DATA和CLK线相连接。当单片机的9、11脚为高电平时，模拟开关K1和K2接通，键盘可正常工作；当单片机的9、11脚输出低电平时，则开关K1、K2断开，键盘工作失效。连接CLK线的单片机1脚工作模式是低电平中断。在PS2通讯制式中，有数据输送时先由CLK产生一个低电平，由这个低电平时间的长短确定是键盘向电脑输送数据还是电脑向单片机和键盘输送数据如检定是键盘向电脑输送数据，则模拟开关K1和K2保持接通。如检定是电脑向单片机输送数据指令，则单片机9、11脚为低电平，两个模拟开关断开，键盘工作失效，连接DATA线的单片机2脚接收数据，连接CLK线的单片机1脚接收同步时钟讯号，直至收到数据输送完成的指令时，单片机9、11脚恢复高电平，键盘可正常工作；当单片机需要向电脑发送信号或进行数据交换时，则模拟开关断开，连接CLK线的单片机1脚发送同步时钟讯号，连接DATA线的单片机2脚发送数据，直至单片机信号发送完成，模拟开关K1和K2接通，键盘可正常工作。
对交流电源的转接器2是一个简单的电磁开关RL1，串联在所转接的电流通路上，由单片机的16脚控制。当单片机通过2脚发送信号无法控制电脑关机或停止正常工作时，例如，在单片机发出关机信号三分钟后电脑仍未关机，则单片机16脚输出低电平触发RL1断开电脑的交流电源使电脑强制关机。
提示模块包括连接在单片机上的一个扬声器SPK和一个指示灯LED，根据单片机的输出信号发出提示音或闪动。复位开关J1连接在单片机的19脚和10脚之间，一旦被短路，单片机即回复程序设定的初始状态。
本装置的工作电源可以由交流电源经降压及整流后提供，也可以由数据交换接口提供。在上述实例中，采用数据交换接口供电的模式。
具体使用过程本发明装置可以放置在一个能够将顶盖上锁的盒子中，所述盒子的大小能够遮盖电脑主机上的PS2键盘插座及电源插座即可，并且盒子上在对应该两个插座的位置开有孔，便于相应转接器的连接。打开盒盖，将盒子底部用螺丝固定在电脑机箱上，固定时注意转接器与主机接口的连接，加上盖子并上锁，使用者就无法移开盒子(因为固定盒子的螺丝头在盒子内，如要松开螺丝必须将项盖打开)。盒盖上设有开口，使转接器对设备的接口露出。如被控制者不用PS2键盘改用USB键盘，而所使用装置没有对USB口进行转接，控制模块仍然可以向电脑发出指令或断开交流电源强制电脑关机，因为控制盒子固定连接在电脑机壳的PS2键盘插座位置上面。
上述设置方法适用于对普通现有电脑进行控制时使用。如果在机箱甚至主板接口的设计制造时考虑到与本发明的融合，本发明的设置可以变得更为简单和容易，例如，直接在机箱内预留安装位置，那样只需将机箱上锁即可；或者在主板的接口中直接封装本发明控制结构，则更能避免破坏。
为进行对被控电脑的时间控制，使用者应先将使用时间基准及限制条件，例如，当前时间、允许开机的时段、每次开机最长使用时间等写入控制模块。由于使用独立于电脑操作系统的时钟，所以控制模块的当前时间与被控电脑的系统时间是没有关联的。虽然从技术上讲可以通过控制模块独立外接的显示和输入模块来进行上述操作(例如，一个类似于数字计算器的小型交互设备)，不过为节省硬件及操作方便起见，交互界面最好利用被控电脑的显示与输入设备来进行。一般而言，为确认控制权，通常会设置一个登入控制模块的密码或口令，只有当使用者正确重复该密码或口令后，才具有更改设置的权限。系统的初次登入(即，初始状态)可以没有任何权限限制，一旦设置密码和口令后则再次登入即需要相应的指令了。
被控电脑刚开机时，单片机9、11脚为高电平，键盘可正常工作；控制模块即根据当前时间及设定的限制条件判断其开机状态是否被允许，或在电脑使用一段时间后判断继续使用是否被允许，这些时间点的判断既可以采用间隔扫描(实时)的方式来进行，也可以采用预定触发点(定时)的方式来进行，可根据具体选择的编程语言来设置。当判断电脑不被允许继续处于开机状态后，单片机9、11脚输出低电平，两个模拟开关断开，键盘工作失效，同时，单片机还通过2脚向主机发出关机指令，若关机指令发出后一定时间电脑仍未关机，单片机还可控制16脚断开交流电源进行强制关机。为使用安全起见，控制模块在关机前可通过SPK发出提示音或通过LED闪动等给使用者以警示，避免突然关机带来的损失。如果用户忘记了密码可将复位开关J1短路，控制模块即回复到初次登入的初始状态，可重新设置密码和口令。
此外，为方便使用还可以为控制模块增加状态设置(启动时间控制、暂停时间控制、停止时间控制等)、电脑使用时间记录以及设置定时闹钟等附加功能，这些都可以通过对内置程序进行相应编制后实现。在上述实例中详述了对电源及PS2型接口设备的转接，基于同样的原理，本发明同样适用于对具有其他接口类型的电脑外设进行转接和控制。采用独立于电脑操作系统的时钟进行时间监控以及通过接口控制来实现监控是本发明的核心，基于此点进行的本领域技术人员所容易想到的各种硬件上的变换和软件上的设计都应视为在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种控制电脑使用时间的装置，其特征是包括控制模块和与之相连接的时钟模块和转接器；时钟模块，提供独立于电脑操作系统运行的时钟作为时间控制的依据；控制模块，根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向转接器发送控制指令和/或信号；转接器，将外部设备转接至电脑主机的相应接口，根据所述控制指令接通或断开所述外部设备与电脑主机之间的电路连接，和/或通过与电脑主机的接口发出所述信号使电脑停止正常工作。
2.根据权利要求1所述的控制电脑使用时间的装置，其特征是所述外部设备包括鼠标和/或键盘，所述信号是重启或关机或待机信号。
3.根据权利要求1所述的控制电脑使用时间的装置，其特征是所述外部设备包括交流电源，其相应的转接器仅根据控制模块的控制指令接通或断开所述交流电源与电脑主机之间的电路连接。
4.根据权利要求2所述的控制电脑使用时间的装置，其特征是所述外部设备包括交流电源，其相应的转接器仅根据控制模块的控制指令接通或断开所述交流电源与电脑主机之间的电路连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的控制电脑使用时间的装置，其特征是还包括复位开关，复位开关与控制模块相连接，其被触发时输出复位指令，使控制模块回复设定状态。
6.根据权利要求5所述的控制电脑使用时间的装置，其特征是所述控制模块还具有数据接口，能够通过该数据接口与被控电脑相连接，对设定的使用时间限制条件进行修改；所述数据接口采用RS-232或USB或PS2接口标准。
7.根据权利要求1所述的控制电脑使用时间的装置，其特征是还包括提示模块，提示模块与控制模块相连接，控制模块还根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向提示模块发送提示指令，使之发出视觉或听觉信号。
8.一种控制电脑使用时间的方法，包括如下步骤1)在外部设备与电脑主机之间设置转接器，使该外部设备通过所述转接器与电脑主机相应的接口连接；2)控制模块根据一个独立于电脑操作系统时钟的外部时钟提供的时间以及预先设定的使用时间限制条件进行判断，被控制电脑是否处于被允许的开机状态；3)如果判断为是，则在一定时间后进行下一次判断；4)如果判断为否，则输出控制指令驱动转接器断开所述外部设备与电脑主机之间的电路连接和/或通过所述转接器与电脑主机的接口发出信号使电脑停止正常工作。
9.根据权利要求8所述的控制电脑使用时间的方法，其特征是在步骤4)中控制模块驱动转接器之前，还输出提示指令至提示模块，使之发出视觉或听觉信号。
10.根据权利要求8或9所述的控制电脑使用时间的方法，其特征是还包括限制条件修改的步骤，通过正确重复设定的口令后登入控制模块，对设定的使用时间限制条件进行修改。
全文摘要
本发明公开了一种控制电脑使用时间的装置和方法，该装置包括控制模块和与之相连接的时钟模块和转接器；时钟模块，提供独立于电脑操作系统运行的时钟作为时间控制的依据；控制模块，根据设定的使用时间限制条件和时钟模块提供的当前时间进行判断，向转接器发送控制指令和/或信号；转接器，将外部设备转接至电脑主机的相应接口，根据所述控制指令接通或断开所述外部设备与电脑主机之间的电路连接，和/或通过与电脑主机的接口发出所述信号使电脑停止正常工作。本发明的优点在于不受电脑软件系统的影响，避免了被控对象通过采用格式化硬盘、更改操作系统等方式来规避对使用的时间监控；并且采用转接器的方式，通过控制外部设备与电脑的连接和/或利用电脑与外部设备接口来发送关机信号等方法来实现控制，使得控制方式更加灵活，装置的安装使用也更加方便。
文档编号G06F1/00GK1713100SQ20051002131
公开日2005年12月28日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者林学声 申请人:林学声