一种低功耗的空中鼠标的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低功耗的空中鼠标，包括数据采集单元、无线发射单元和控制单元；工作状态时，所述数据采集单元实时采集空中鼠标的空间姿态数据，并将该数据传输给所述控制单元；所述控制单元实时接收来自所述数据采集单元的空间姿态数据，将该数据转换为相对应的光标位移信息，并将该光标位移信息通过所述无线发射单元发射出去；同时，所述控制单元将实时接收的空间姿态数据与预设的阈值进行比较，若在预置的时间段内，所述控制单元接收到的所有空间姿态数据均小于所述预设的阈值，则所述控制单元控制所述数据采集单元和无线发射单元断开电源，且所述控制单元由工作状态进入休眠状态。本发明能够大大降低空中鼠标的待机电流，延长电池使用时间。
【专利说明】一种低功耗的空中鼠标
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于计算机的输入设备，特别涉及一种低功耗的空中鼠标。
【背景技术】
[0002]空中鼠标是一种计算机的输入设备，像传统鼠标一样能够操作屏幕光标，但却不需要放在任何平面上，而只需在空中晃动或者移动就能直接使用。空中鼠标需要电池供电，然而由于它属于手持设备，因此设计时电池的尺寸和容量往往会受到限制。为了使用户能够避免经常更换电池或充电，功耗管理至关重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种低功耗的空中鼠标，将数据采集单元所采集的空间鼠标的空间姿态数据传给控制单元进行比较判断，若在预置的时间段内所述控制单元接收到的所有空间姿态数据均小于所述预设的阈值(也就是说，空间鼠标处于待机状态)，则所述控制单元控制所述数据采集单元和无线发射单元断开电源，且所述控制单元由工作状态进入休眠状态，从而能够大大降低空中鼠标的待机电流，减少电池消耗，增加电池的使用寿命。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:一种低功耗的空中鼠标，包括数据采集单元、处于2.4GHz频段的无线发射单元和控制单元；所述数据采集单元的数据输出端连接所述控制单元，所述控制单元的数据输出端连接所述无线发射单元；工作状态时，所述数据采集单元实时采集空中鼠标的空间姿态数据，并将该数据传输给所述控制单元；所述控制单元实时接收来自所述数据采集单元的空间姿态数据，将该数据转换为相对应的光标位移信息，并将该光标位移信息通过所述无线发射单元发射出去；同时，所述控制单元将实时接收的空间姿态数据与预设的阈值进行比较，若在预置的时间段内，所述控制单元接收到的所有空间姿态数据均小于所述预设的阈值，则所述控制单元控制所述数据采集单元和无线发射单元断开电源，且所述控制单元由工作状态进入休眠状态。
[0005]一实施例中:若所述控制单元处于休眠状态，且所述数据采集单元和无线发射单元断开电源；则当空中鼠标的任意键被点击时，所述控制单元由休眠状态进入工作状态，并控制所述数据采集单元和无线发射单元接通电源。
[0006]一实施例中:还包括单刀双掷开关芯片；所述单刀双掷开关芯片的单动端连接所述数据采集单元的电源输入接口和所述无线发射单元的电源输入接口 ；所述单刀双掷开关芯片的两个不动端一个接电源、一个接地；所述控制单元的控制输出端连接所述单刀双掷开关芯片的使能端，以控制所述单刀双掷开关芯片的单动端接通两个不动端的其中一个。
[0007]一实施例中:所述单刀双掷开关芯片的工作电压不超过3V。
[0008]一实施例中:所述数据采集单元或无线发射单元的工作电流至少是所述单刀双掷开关芯片的工作电流的10倍。
[0009]一实施例中:所述数据采集单元为MEMS运动传感器。[0010]一实施例中:所述数据采集单元的采集频率范围为IOOHz到119Hz。
[0011]一实施例中:所述无线发射单元的发射增益范围为-18dbm到Odbm，而其发射速率范围为 1.05Mbps 到 2Mbpsο
[0012]一实施例中:所述空间姿态数据包括航向角、俯仰角、翻滚角；所述预设的阈值包括分别与所述航向角、俯仰角、翻滚角对应的三个预设阈值；所述空间姿态数据小于所述预设的阈值，表示所述航向角、俯仰角和翻滚角均小于其对应的预设阈值。
[0013]一实施例中:还包括空中鼠标的接收端，所述接收端包括处于2.4GHz频段的无线接收单元、接收控制单元和USB接口 ；工作状态时，所述控制单元将接收到的空间姿态数据转换为相应的光标位移信息后，将该光标位移信息压缩打包，并通过所述无线发射单元发射出去；所述无线接收单元接收来自所述无线发射单元的信息，并将该信息传输给所述接收控制单元进行解析、得到光标位移信息，之后，所述接收控制单元将该光标位移信息通过所述USB接口传输给电脑。
[0014]由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0015]1.本发明的一种低功耗的空中鼠标，将数据采集单元所采集的空间鼠标的空间姿态数据传给控制单元进行比较判断，若在预置的时间段内所述控制单元接收到的所有空间姿态数据均小于所述预设的阈值，则所述控制单元控制所述数据采集单元和无线发射单元断开电源，且所述控制单元由工作状态进入休眠状态。由于空中鼠标的主要耗能部件中，耗能大小以数据采集单元最大、无线发射单元次之、控制单元最小，因此本发明能够大大降低空中鼠标的待机电流，减少电池消耗，增加电池的使用寿命。
[0016]2.本发明的一种低功耗的空中鼠标，将数据采集单元的采集频率范围设定为IOOHz到119Hz，在保证空中鼠标的运动轨迹平滑的情况下，相对于传统空中鼠标降低了采集频率(传统空中鼠标的数据采集频率一般为120Hz左右)，从而能够在一定程度上降低空中鼠标的工作电流，进而降低空中鼠标的功耗。
[0017]3.本发明的一种低功耗的空中鼠标，将无线发射单元的发射增益范围设定为-18dbm到Odbm，并将其发射速率范围设定为1.05Mbps到2Mbps ;相对于传统的空中鼠标，提高了发射速率(传统空中鼠标的发射速率为1Mbps)，能够获取更低的平均电流消耗，并减少无线信号在空中收到干扰和碰撞的机会；同时，若所述无线发射单元的发射增益在-18dbm到Odbm范围内选取一个小于0dbm(传统空中鼠标的发射增益)的值，则能够在保证发射距离为10米的情况下，进一步降低无线发射单元的工作电流，进而降低空中鼠标的功耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例的一种低功耗的空中鼠标原理结构示意图；
[0019]图2为本发明实施例的一种低功耗的空中鼠标的接收端原理结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]实施例，
[0021]如图1所示，本发明提供了一种低功耗的空中鼠标，包括数据采集单元1、处于
2.4GHz频段的无线发射单元2和控制单元3 ;所述数据采集单元I的数据输出端连接所述控制单元3，所述控制单元3的数据输出端连接所述无线发射单元2 ;工作状态时，所述数据采集单元I实时采集空中鼠标的空间姿态数据，并将该数据传输给所述控制单元3 ;所述控制单元3实时接收来自所述数据采集单元I的空间姿态数据，将该数据转换为相对应的光标位移信息，并将该光标位移信息通过所述无线发射单元2发射出去；同时，所述控制单元3将实时接收的空间姿态数据与预设的阈值进行比较，若在预置的时间段内，所述控制单元3接收到的所有空间姿态数据均小于所述预设的阈值，则所述控制单元3控制所述数据采集单元I和无线发射单元2断开电源，且所述控制单元3由工作状态进入休眠状态。
[0022]所述空间姿态数据包括航向角(yaw)、俯仰角(pitch)、翻滚角(roll);其中，所述航向角控制光标的左右移动，所述俯仰角控制光标的上下移动；所述预设的阈值包括分别与所述航向角、俯仰角、翻滚角对应的三个预设阈值；所述空间姿态数据小于所述预设的阈值，表示所述航向角、俯仰角和翻滚角均小于其对应的预设阈值。
[0023]如图2所示,本实施例中,还包括空中鼠标的接收端,所述接收端包括处于2.4GHz频段的无线接收单元5、接收控制单元6和USB接口 7 ;工作状态时，所述控制单元3将接收到的空间姿态数据转换为相应的光标位移信息后，将该光标位移信息压缩打包，并通过所述无线发射单元2发射出去；所述无线接收单元5接收来自所述无线发射单元2的信息，并将该信息传输给所述接收控制单元6进行解析、得到光标位移信息，之后，所述接收控制单元6将该光标位移信息通过所述USB接口 7传输给电脑。本实施例中，所述控制单元3采用意法半导体公司的Cortex-M3架构的STM32F103RBT6单片机，所述无线发射单元2采用Nordic公司的NRF24L01无线收发芯片，所述接收控制单元6和无线接收单元5则采用Nordic公司的集MCU (微控单元)和2.4GHz无线收发单元于一体的NRF24LU1P芯片。
[0024]如图1所示，本实施例中，还包括单刀双掷开关芯片4 ;所述单刀双掷开关芯片4的单动端41连接所述数据采集单元I的电源输入接口 11和所述无线发射单元2的电源输入接口 21 ;所述单刀双掷开关芯片4的两个不动端42和43中一个接电源、一个接地；所述控制单元3的控制输出端31连接所述单刀双掷开关芯片4的使能端44，以控制所述单刀双掷开关芯片4的单动端41接通两个不动端42和43的其中一个，进而控制所述数据采集单元I和无线发射单元2断开电源(此处指接地)或接通电源。
[0025]作为一种优选实施例，所述单刀双掷开关芯片4的工作电压不超过3V。由于空中鼠标通常采用两节1.5V的电池作为电源供电，因此所述单刀双掷开关芯片4的工作电压在3V以内为最优。
[0026]同时，由于本发明的一种低功耗的空中鼠标的设计目标是要尽可能的降低功耗，因此所述单刀双掷开关芯片4的工作电流需要远低于所述数据采集单元I或所述无线发射单元2的工作电流，否则不但无法达到降低功耗的效果，还增加了成本。具体实施时，所述数据采集单元I或无线发射单元2的工作电流至少是所述单刀双掷开关芯片4的工作电流的10倍为最优。因此，基于以上关于数据采集单元I和无线发射单元2的选取，所述单刀双掷开关芯片4的工作电流小于0.03 μ A为最优。
[0027]本实施例中，所述单刀双掷开关芯片4采用BL1551芯片，满足以上要求。当所述控制单元3的控制输出端31 (或控制引脚)输出高电平时，所述单刀双掷开关芯片4的单动端41与接电源的不动端42接通；当所述控制单元3的控制输出端31 (或控制引脚)输出零电平时，所述单刀双掷开关芯片4的单动端41与接地的不动端43接通。[0028]作为一种优选实施例，若所述控制单元3处于休眠状态，且所述数据采集单元I和无线发射单元2断开电源；则当空中鼠标的任意键(空中鼠标通常设有10个左右的按键，用于进行音量提升、音量降低、静音和一键上网等操作)被点击时，所述控制单元3由休眠状态进入工作状态(即被唤醒)，并控制所述数据采集单元I和无线发射单元2接通电源。
[0029]作为一种优选实施例，所述数据采集单元I为MEMS运动传感器。本实施例中，所采用的MEMS运动传感器为MPU6050加速度陀螺仪。
[0030]实验表明，采用以上装置，如果空中鼠标的控制单元3不切断数据采集单元I和无线发射单元2的电源，就直接进入休眠状态，则空中鼠标的待机电流为8毫安；而如果空中鼠标的控制单元3在进入休眠状态前先使数据采集单元I和无线发射单元2断开电源，则空中鼠标的待机电流能够降为300微安。
[0031]作为一种优选实施例，所述数据采集单元I的采集频率范围为IOOHz到119Hz。
[0032]作为一种优选实施例，所述无线发射单元2的发射增益范围为-1Sdbm到Odbm，而其发射速率范围为1.05Mbps到2Mbps。
[0033]实验表明，当数据采集单元I的采集频率为100Hz，无线发射单元2的发射增益为Odbm，无线发射单元2的发射速率为2Mbps时，空中鼠标的工作电流为18毫安，而若所述无线发射单元2的发射增益减少，则空中鼠标的工作电流还可以更低。而传统空中鼠标的工作电流为30毫安。对比可知，本发明的这些采集频率、发射增益和发射速率设置能够在一定程度上降低空中鼠标的工作电流，延长电池的使用时间。
[0034]综上所述，本发明的一种低功耗空中鼠标分别通过降低待机电流和降低工作电流两种方式来降低整体功耗，为解决无线电子产品的功耗问题提供了一种新的方法。
[0035]上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种低功耗的空中鼠标，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，包括数据采集单元、处于2.4GHz频段的无线发射单元和控制单元；所述数据采集单元的数据输出端连接所述控制单元，所述控制单元的数据输出端连接所述无线发射单元；工作状态时，所述数据采集单元实时采集空中鼠标的空间姿态数据，并将该数据传输给所述控制单元；所述控制单元实时接收来自所述数据采集单元的空间姿态数据，将该数据转换为相对应的光标位移信息，并将该光标位移信息通过所述无线发射单元发射出去；同时，所述控制单元将实时接收的空间姿态数据与预设的阈值进行比较，若在预置的时间段内，所述控制单元接收到的所有空间姿态数据均小于所述预设的阈值，则所述控制单元控制所述数据采集单元和无线发射单元断开电源，且所述控制单元由工作状态进入休眠状态。
2.如权利要求1所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，若所述控制单元处于休眠状态，且所述数据采集单元和无线发射单元断开电源；则当空中鼠标的任意键被点击时，所述控制单元由休眠状态进入工作状态，并控制所述数据采集单元和无线发射单元接通电源。
3.如权利要求1或2所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，还包括单刀双掷开关芯片；所述单刀双掷开关芯片的单动端连接所述数据采集单元的电源输入接口和所述无线发射单元的电源输入接口 ；所述单刀双掷开关芯片的两个不动端一个接电源、一个接地；所述控制单元的控制输出端连接所述单刀双掷开关芯片的使能端，以控制所述单刀双掷开关芯片的单动端接通两个不动端的其中一个。
4.如权利要求3所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，所述单刀双掷开关芯片的工作电压不超过3V。
5.如权利要求3所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，所述数据采集单元或无线发射单元的工作电流至少是所述单刀双掷开关芯片的工作电流的10倍。
6.如权利要求1所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，所述数据采集单元为MEMS运动传感器。
7.如权利要求1所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，所述数据采集单元的采集频率范围为IOOHz到119Hz。
8.如权利要求1所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，所述无线发射单元的发射增益范围为-18dbm到Odbm，而其发射速率范围为1.05Mbps到2Mbps。
9.如权利要求1所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，所述空间姿态数据包括航向角、俯仰角、翻滚角；所述预设的阈值包括分别与所述航向角、俯仰角、翻滚角对应的三个预设阈值；所述空间姿态数据小于所述预设的阈值，表示所述航向角、俯仰角和翻滚角均小于其对应的预设阈值。
10.如权利要求1所述的一种低功耗的空中鼠标，其特征在于，还包括空中鼠标的接收端，所述接收端包括处于2.4GHz频段的无线接收单元、接收控制单元和USB接口 ；工作状态时，所述控制单元将接收到的空间姿态数据转换为相应的光标位移信息后，将该光标位移信息压缩打包，并通过所述无线发射单元发射出去；所述无线接收单元接收来自所述无线发射单元的信息，并将该信息传输给所述接收控制单元进行解析、得到光标位移信息，之后，所述接收控制单元将该光标位移信息通过所述USB接口传输给电脑。
【文档编号】G06F3/0346GK103970296SQ201410213109
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】莫冰, 朱金林, 凌朝东, 朱述伟, 杨庆峰 申请人:华侨大学