基于头部运动的无线体感鼠标的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于头部运动的无线体感鼠标，包括运动采集模块，用于采集头部运动的信息，记录头部的运动信号，将头部移动信号传输给数据处理模块；数据处理模块，用于接收运动采集模块传输的头部移动的数据，并进行处理，得到控制电脑光标所需的数据；无线接收与发送模块，实现设备与电脑间数据的无线传输；电源模块，用于给运动采集模块、数据处理模块、无线接收与发送模块提供工作电源。利用头部移动代替传统鼠标用手移动控制电脑，如光标停止到某一位置时，经过设定好的4s时间后会自动执行确定键功能，还设有防抖动处理单元，误差校验单元，有效的防止误操作，满足手部残疾人的上网需求，无线控制，方便携带，具有良好的应用前景。
【专利说明】基于头部运动的无线体感鼠标
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于头部运动的无线体感鼠标，属于电子设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着电子科技的快速发展，现在桌面上的无线鼠标非常的常见，在国际上加拿大 公司生产了带在手上的"空中鼠标"。用光学引擎操作，还有一些公司生产出通过空中挥舞 手掌和手指的方式控制台式机或笔记本电脑的设备，上述的产品均属于"指控"的体感产 品，但是，还有其存在的有限性，比如，一些无臂残疾人，很难使用上述的"指控"体感产品， 限制了其适用范围。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有的"指控"的体感鼠标产品无法适用于无臂残疾人群，限 制了其适用范围的问题，设计出基于头部运动的无线体感鼠标，利用头部移动代替传统鼠 标依靠手移动控制电脑，满足无臂残疾人的上网需求，无线控制，方便携带，具有良好的应 用前景。
[0004] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是： 一种基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：包括 运动采集模块，套接在头部上，记录头部移动的加速度信息，将头部移动的信号传输给 数据处理模块； 数据处理模块，用于接收运动采集模块传输的头部移动的数据，并进行数据处理，得到 控制电脑光标所需的数据； 无线接收与发送模块，用于实现无线体感鼠标与电脑间数据的无线传输； 电源模块，用于给运动采集模块、数据处理模块、无线接收与发送模块提供工作电源； 所述运动采集模块用于收集头部运动的信息数据，并与数据处理模块相连接，所述数 据处理模块通过无线接收与发送模块和电脑进行无线通信。
[0005] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述运动采集模块，包括模拟 信号采集电路、AD转换电路和总线接口，模拟信号采集电路设有光敏电阻，用于感应头部移 动加速度，并通过AD转换电路将模拟信号转换为数字信号，通过总线接口将数字信号传输 给数据处理模块。
[0006] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述光敏电阻对头部加速度 进行采集，光敏电阻与光源之间设有黑色挡板，黑色挡板与模拟信号采集电路之间弹性连 接，弹性连接使黑色挡板在头部移动产生的加速度与光敏电阻之间产生偏移，黑色挡板相 对光敏电阻的位置会变化，反应出头部运动的加速度，头部移动时，黑色挡板与光敏电阻之 间偏移，影响光源照射向光敏电阻的光线，导致光敏电阻阻值发生变化，不同阻值对应不同 的加速度，同一个轴向上有两个光敏电阻，用于测试两个方向上的加速度。
[0007] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述数据处理模块包括依次 连接的读取信号单元、数据转换单元、防抖动处理单元、判断数据特征单元、误差校验单元 和输出控制指令单元，读取信号单元把采集的加速度值通过数据转换单元内的积分转化为 瞬时位移量，并通过防抖动处理单元和判断数据特征单元，根据瞬时位移量的变化特征，判 断是否是抖动引起的，得出是移动或者静止的结果。若为移动结果，则通过输出控制指令单 元将移动结果产生的控制命令，通过无线接收与发送模块，将控制命令发送给电脑，所述误 差校验单元对产生的误差校验。
[0008] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述数据处理模块设定头部 运动的最大加速度值为〇. 5m/s2。
[0009] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述防抖动处理单元、判断数 据特征单元和误差校验单元，根据瞬时位移量的变化特征，4s不发生位移改变判断为执行 确定指令；超过预设的最大加速度值判断为抖动，不移动。
[0010] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述无线接收与发送模块包 括编码电路、射频发射电路、射频接收电路和译码电路，所述编码电路、射频发射电路安装 在无线体感鼠标上；所述射频接收电路和译码电路安装在电脑上；所述编码电路的输入端 与数据处理模块的输出端相连接；所述编码电路的输出端与射频发射电路相连接；所述射 频发射电路与射频接收电路之间为无线连接；所述射频接收电路通过译码电路与电脑相连 接。
[0011] 前述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述电源模块包括升压型转 换器芯片，用于输出稳定的5V电压。
[0012] 本发明的有益效果是：本发明所述的基于头部运动的无线体感鼠标，包括运动采 集模块，用于记录头部移动的加速度信息，将头部移动的信号传输给数据处理模块；数据处 理模块，用于接收运动采集模块传输的头部移动位置数据，进行处理，得到控制电脑光标所 需的光标数据；无线接收与发送模块，用于实现与电脑的数据无线传输；电源模块，用于给 运动采集模块、数据处理模块、无线接收与发送模块提供工作电源。利用头部移动代替传统 鼠标依靠手移动控制电脑，如光标停止到某一位置时，经过设定好的4s时间后会自动执行 确定键功能。还设有防抖动处理单元，有效的防止误操作，满足无臂残疾人的上网需求，无 线控制，方便携带，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的基于头部运动的无线体感鼠标的系统框图。
[0014] 图2是本发明的基于头部运动的无线体感鼠标的总体结构框图。
[0015] 图3是本发明的加速度模拟信号采集设备的结构示意图。
[0016] 图4是本发明的数据处理模块的工作流程图。
[0017] 图5是本发明的无线接收与发送模块的电路图。
[0018] 图6是本发明的电源模块的电路图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地 说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020] 如图1所示，本发明的基于头部运动的无线体感鼠标，包括 运动采集模块M1，套接在头部上，用于采集头部的运动信息，记录头部移动的信息，将 头部移动的信号传输给数据处理模块； 数据处理模块M2,用于接收运动采集模块传输的头部移动位置数据，进行处理，得到控 制电脑光标所需的光标数据； 无线接收与发送模块M3,用于实现与电脑间的数据的无线传输； 电源模块M4,用于给运动采集模块、数据处理模块、无线接收与发送模块提供工作电 源， 所述运动采集模块用于收集头部运动的信息数据，并与数据处理模块相连接，所述数 据处理模块通过无线接收与发送模块与电脑进行无线通信。
[0021] 如图2所示，所述运动采集模块M1，包括模拟信号采集电路、AD转换电路和总线 接口，所述模拟信号采集电路设有光敏电阻，用于感应头部移动时的加速度，并通过ADR 换电路将模拟信号转换为数字信号，所述转换电路通过总线接口将数字信号传输给数据处 理，运动采集模块Ml的工作过程为：X轴，y轴，都有光敏电阻采集加速度，如图3所示，运 动采集模块M1，外壳体为黑色壳体，光敏电阻对头部加速度进行采集，光敏电阻与光源之间 设有黑色挡板，黑色挡板为黑色弹性膜片，而且，黑色挡板与模拟信号采集电路之间弹性连 接，弹性连接使黑色挡板在头部移动产生的加速度与光敏电阻之间产生偏移，黑色挡板相 对光敏电阻的位置会变化，反应出头部运动的加速度，头部移动时，黑色挡板与光敏电阻之 间偏移，影响光源照射向光敏电阻的光线，导致光敏电阻阻值发生变化，不同阻值对应不同 的加速度，同一个轴向上有两个光敏电阻，用于测试两个方向上的加速度，比如头部向左加 速，则黑色挡板相对光敏电阻向右偏移，这样头部移动时会通过黑色挡板遮挡光源照射向 光敏电阻的光线，导致光敏电阻阻值发生变化。不同阻值对应不同的加速度，同一个轴向上 有两个光敏电阻，用于测试两个方向上的加速度，实现对头部移动距离的测量。首先是把光 敏电阻的阻值改变转化成电压信号，电压是模拟信号，通过AD转换电路转换成数字信号， AD转换电路的AD转换芯片内部有嵌入式数据处理功能，最后的数字信号可以通过接口， SCL和SDA输出给数据处理模块，读取X轴，y轴的位移，完成信息采集。
[0022] 所述数据处理模块M2包括依次连接的读取信号单元、数据转换单元、防抖动处理 单元、判断数据特征单元、误差校验单元和输出控制指令单元，如图4所示的数据处理模块 的工作流程图。所述数据处理模块通过读取数据单元，将接收的加速度值保存，加速度值通 过数据转换单元内的积分转化为瞬时位移量，通过防抖动处理单元和判断数据特征单元， 根据瞬时位移量和瞬时位移量的变化特征，判断是否是抖动引起的，得出是移动或者静止 的结果。若为移动结果，经过误差校验单元，之后通过输出控制指令单元将移动结果产生的 控制命令，通过无线接收与发送模块将控制命令发送给电脑。这里瞬时位移量和瞬时位移 量的变化特征，位置4s上不发生改变为确定指令，即头部停止到某一位置时，经过设定好 的4s时间后，会自动执行确定键功能；短时间内加速度方向不断变化则判断为抖动，能够 有效的防止误操作，克服了人体头部颤抖时光标严重抖动现象，产生控制指令的误操作，为 避免加速度太大时，积分时间较长，导致鼠标移动与头部运动不同步，为保证能实时显示位 移量，数据处理模块设定头部运动的最大加速度值为〇. 5m/s2。
[0023] 所述无线接收与发送模块M3包括编码电路、射频发射电路、射频接收电路和译码 电路，所述编码电路、射频发射电路安装在无线体感鼠标上。所述射频接收电路和译码电 路安装在电脑上，编码电路的输入端与数据处理模块的输出端相连接。所述编码电路的输 出端与射频发射电路相连接，射频发射电路与射频接收电路之间为无线连接，射频接收电 路通过译码电路与电脑相连接。如图5所示，无线接收与发送模块的电路图，采用编、译 码电路芯片分，别为MC145026、MC145027,射频发射电路、射频接收电路分别为TDA1808、 TDA1809。其工作过程为：MC145026编码电路的数据传送端D6、D7接收鼠标端(数据处理模 块)传来的数据，进行编码，传送到TDA1808射频发射电路发送出去，射频接收电路TDA1809 工作，把接收到的编码信息发送给MC145027译码电路，该芯片把数据转换之后，输出端D6、 D7输出复原数据，发送给电脑，控制电脑工作，实现了信息的无线传输。
[0024] 所述电源模块M4包括升压型转换器芯片，用于输出稳定的5V电压。如图6所示， 采用LTC3525-5高效率的升压型转换器，输出断接功能的高效率、同步升压型DC/DC转换 器，具有固定的5V输出，以便供射频发射电路使用，电路中电容起滤波作用，LTC3525-5芯 片内部的M0S管有开关作用，一旦V0UT上升超过VIN 0. 2V以上，并且任意电压高于1.8V， 在正常操作开始时，启用了同步整流。在这种模式下，内部N沟道M0SFET之间连接的SW和 GND保持开启，直到电感电流达到最大峰值，在这之后被接通断，P沟道同步整流器导通。它 保持在提供电流输出状态，直到电流低于某个最小值，这时这点就关闭，周期重复。当输出 电压达到规定值，两个开关被关闭，LTC3525-5芯片进入睡眠状态，此时，输出电容提供给负 载电流，而电感也一直起着储能的作用，达到升压的目的。芯片的开关作用以及周而复始的 工作流程使得电路能够输出稳定的5V的电压。
[0025] 综上所述，本发明的基于头部运动的无线体感鼠标，利用头部移动代替传统鼠标 依靠手移动控制电脑，如光标停止到某一位置时，经过设定好的4s时间后会自动执行确定 键功能。还设有防抖动处理单元，有效的防止误操作，满足无臂残疾人的上网需求，无线控 制，方便携带，具有良好的应用前景。
[0026] 以上描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本 发明不受上述实施例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱 离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要 求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1. 基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：包括 运动采集模块，套接在头部上，记录头部移动的信息，将头部移动的加速度信号传输给 数据处理模块； 数据处理模块，用于接收运动采集模块传输的头部移动的数据，并进行数据处理，得到 控制电脑光标所需的数据； 无线接收与发送模块，用于实现无线体感鼠标与电脑间数据的无线传输； 电源模块，用于给运动采集模块、数据处理模块、无线接收与发送模块提供工作电源； 所述运动采集模块用于收集头部运动的信息数据，并与数据处理模块相连接，所述数 据处理模块通过无线接收与发送模块和电脑进行无线通信。
2. 根据权利要求1所述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述运动采集 模块，包括模拟信号采集电路、AD转换电路和总线接口，所述模拟信号采集电路设有光敏电 阻，用于感应头部移动时的加速度，并通过AD转换电路将模拟信号转换为数字信号，所述 转换电路通过总线接口将数字信号传输给数据处理模块。
3. 根据权利要求2所述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述光敏电阻 对头部加速度进行采集，光敏电阻与光源之间设有黑色挡板，黑色挡板与模拟信号采集电 路之间弹性连接，弹性连接使黑色挡板在头部移动产生的加速度与光敏电阻之间产生偏 移，黑色挡板相对光敏电阻的位置会变化，反应出头部运动的加速度，头部移动时，黑色挡 板与光敏电阻之间偏移，影响光源照射向光敏电阻的光线，导致光敏电阻阻值发生变化，不 同阻值对应不同的加速度，同一个轴向上有两个光敏电阻，用于测试两个方向上的加速度。
4. 根据权利要求1所述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述数据处理 模块包括依次连接的读取信号单元、数据转换单元、防抖动处理单元、判断数据特征单元、 误差校验单元和输出控制指令单元，信号读取单元把采集的加速度值通过数据转换单元积 分转化为瞬时位移量，并通过防抖动处理单元和判断数据特征单元，根据瞬时位移量大小 和瞬时位移量的变化特征，判断是否是抖动引起的，得出是移动或者静止的结果，并通过输 出指令模块输出，所述误差校验单元对产生的误差校验，主要实现头部静止的检测，从而纠 正误差，结果通过输出指令单元输出。
5. 根据权利要求1所述的基于头部运动的无线体感鼠标，其特征在于：所述数据处理 模块设定头部运动的最大加速度值为〇. 5m/s2,静止4秒自动执行确定功能。
【文档编号】G06F3/01GK104123002SQ201410336073
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】宋腾飞, 韩庆邦, 吴婷, 殷澄, 李建, 朱昌平 申请人:河海大学常州校区