全封闭防水防尘触控护腕脉搏计鼠标的制作方法

本发明属于机械结构及计算机应用领域，特别是计算机硬件应用，具体说是一种全封闭防水防尘触控护腕脉搏计鼠标。

背景技术：

随着计算机的普及与发展，鼠标已经成为计算机操作体验的不可或缺的一部分，其功能也是越来越完善。生活工作中对计算机的依赖，导致了鼠标不得不工作在潮湿、静谧、灰尘密度大的环境，从而影响鼠标的精度及操作体验。

触屏以简洁，直观，交互性强的特性，一直受市场的普遍亲睐，这些一直是触屏技术长盛不衰的根本原因。而纵观现在的市场还是以机械点击，滚动滑轮为主，这样的鼠标对机械性能有依赖，从而使鼠标的寿命大大降低。相比而言触屏技术使鼠标操作对机械性能的依赖大大降低，从而可以提高了鼠标寿命。

中老年人对计算机的使用越来越普及，青少年对使用计算机的时间控制不当，中老年人和青少年在使用计算机时的健康问题越来越受关注。不少新闻曝出青少年长时间玩电脑之后猝死，且中老年人也容易在使用计算机的过程中发生生命危险。因此，在鼠标上设置脉搏计，时刻监督计算机使用者的健康安全问题，如果测量的脉搏值超过程序中设定的脉搏上下限，则启动蜂鸣器报警。

长期用普通的鼠标垫，很有可能会患上腕管综合征，正中神经在腕管内受到压迫，引起桡侧三个半手指麻木、疼痛。在鼠标后部设计记忆棉护腕。符合人体工程学，对腕部进行良好的保护。

本领域的技术人员致力于研发一种方便操作，性能稳定，适用环境广泛，更为智能的鼠标。

技术实现要素：

发明目的

为了增强计算机操作者的体验，克服鼠标寿命短，解决防水性能不稳定的缺点，及计算机操作者的手腕受力不适的问题，本发明设计了全封闭防水防尘触控护腕脉搏计鼠标，在鼠标上设置脉搏计，可时刻监测计算机操作者的脉搏，有效解决计算机操作者的健康安全问题。

技术方案

一种全封闭防水防尘触控护腕脉搏计鼠标，包括外部结构系统和内部系统，内部系统设置在外部结构系统内部；其特征在于：内部系统包括信号处理转换系统，脉搏计和触屏系统以及电源系统，脉搏计和触屏系统分别连接信号处理转换系统和电源系统，信号处理转换系统连接电源系统。

外部构造系统包括外壳、填充物、内壳、外壳凹槽、内壳凸槽、侧部固定槽、底座和鼠标护腕；鼠标底座是整个鼠标的最下层结构，其余部件全部置于底座上，内壳与外壳之间采用榫卯结构固定，内壳与外壳通过填充物、外壳凹槽和内壳凸槽相连，外壳凹槽和内壳凸槽开在内壳顶部，外壳凹槽位于内壳凸槽的两侧，外壳凹槽和外壳通过侧部固定槽相连接，侧部固定槽为扇形钩，侧部固定槽设立在外壳与内壳结合部的侧壁上，在侧面对内壳和外壳进行固定；底座上设有发光二极管，发光二极管设在第二棱镜正后方，光电传感器设在第二棱镜上方，鼠标护腕设在鼠标后部。

脉搏计和触屏系统包括第一棱镜、触屏上键、触屏下键、触屏左键、触屏右键、透镜、按键、脉搏计显示屏、脉搏计电路、触屏电路、第一红外光电传感器、第二红外光电传感器；触屏上键、触屏下键、触屏左键、触屏右键、透镜、按键和脉搏计显示屏设置在鼠标外表面，触屏上键、触屏下键、触屏左键和触屏右键设立在鼠标顶部，透镜设立在鼠标中部，按键设立在鼠标底部内侧，脉搏计显示屏设立在鼠标护腕内侧，脉搏计电路、触屏电路、第一红外光电传感器和第二红外光电传感器和第一棱镜置于鼠标底座上，第一红外光电传感器设在触屏左键的下方，第二红外光电传感器设在触屏右键的下方。

所述榫卯结构是梯形凹槽与凸起，侧面的凸起为扇形勾状凸起，凹槽为扇形勾状凹槽；内壳通过梯形结构与外壳的内挖梯形相嵌合，内壳与外壳结合部的侧壁上设有凸出的侧部固定槽即扇形钩，外壳与内壳结合部的侧壁上设有凹陷的扇形钩，从而在侧面对内壳和外壳进行固定。

分别位于触屏左键下方的第一红外光电传感器和位于触屏右键下方的第二红外光电传感器均采用ST188光电传感器；脉搏计显示屏采用LCD1602液晶显示屏，置于鼠标护腕的左侧；脉搏计电路与触屏电路均采用STC89C51单片机作为系统的主控芯片；发光二极管透过右侧的第一棱镜反射到发光二极管透镜，以监测脉搏是否超过上下限；按键共设有五个。

采用无线触控操作，通过ps/2协议与电脑联通；鼠标左键和右键通过触屏控制；鼠标滚轮由上键和下键代替，通过触屏控制；触屏电路中使用ADS7846进行控制触屏，并采集信号作为信号输入阶段的传入信号。

电源系统由内置可充电锂电池供电。

鼠标外壳的左右键采用透明材料。

在鼠标尾部设置鼠标护腕，鼠标护腕内部填充物采用记忆棉材料。

优点及效果

本发明这种全封闭防水防尘触控护腕脉搏计鼠标，具有如下优点：

电源供电系统改为可充电系统，应用防水防尘外结构，防止水汽灰尘对鼠标电路的影响。

左右键和滚轮使用触屏系统代替，触屏技术采用ADS7846控制器，对触屏进行操控，集成分析，处理位移变量。

鼠标左右键采用透明材料制作，以便红外光电传感器为主要组成部分的脉搏计正常工作，LCD显示屏放置于鼠标护腕左侧，用以显示脉搏等具体参数。

鼠标内部发光二极管通过后方的棱镜，透过发光二极管发出垂直鼠标的光，当脉搏超过设定的上下限的时候，通过灯灭指示该信号。

鼠标内部设有报警电路，当脉搏超过设定上下限的时候，启动报警系统，出发蜂鸣器报警。

脉搏计系统总体设计由STC89C51单片机、按键、LCD1602液晶显示屏、ST188光电传感器、时钟模块、滤波，运放，蜂鸣器报警电路等部分构成。

防水结构实现，是通过外层结构，外层结构是由三部分组成，内壳，外壳，填充物，内壳与外壳之间通过“榫卯”结构连接。

内层结构用梯形结构与外层结构的内挖梯形相嵌合，在侧壁，内壳有凸出的扇形钩，外壳有凹陷的扇形钩，从而在侧面对内外壳进行一个固定。

内层与外层之间的填充物是弹性橡胶，这样使水汽及灰尘更难进入。

鼠标护腕内部填充材料采用记忆棉材料，满足人体皮肤舒适度。

附图说明

图1是本发明鼠标系统模型图。

图2是普通无线鼠标电路及鼠标左右键、滚轮前后键电路图。

图3是无线鼠标接口电路图。

图4是外部防水结构示意图。

图5是触屏电路示意图。

图6是脉搏计电路主控模块及液晶显示部分电路示意图。

图7是脉搏计电路红外光电传感器电路示意图。

图8是脉搏计电路滤波器部分电路示意图。

图9是脉搏计电路放大整形电路示意图。

图10是脉搏计电路电源电路图。

图11是脉搏计电路键盘电路图。

图12是脉搏计电路报警电路图。

图13是鼠标侧视图。

图14鼠标装配图。

附图标记说明：

1：外部构造系统；2：信号处理转换系统；3：脉搏计和触屏系统；4：电源系统；5：填充物；6：内壳；7：外壳凹槽；8：内壳凸槽；9：侧部固定槽 10：外壳；31：底座；33：第一棱镜；34：发光二极管；35：第二棱镜；36：光电传感器；37：触屏下键；38：触屏上键；41：触屏左键；42：触屏右键；43：透镜；44：按键；45：鼠标护腕；46：脉搏计显示屏；47：脉搏计电路；48：触屏电路；51：第一红外光电传感器；52：第二红外光电传感器。。

具体实施方式

本发明涉及一种全封闭防水防尘触控护腕脉搏计鼠标，如图1中所示，主要包括外部结构系统1和内部系统，内部系统设置在外部结构系统1内部；内部系统包括信号处理转换系统2，脉搏计和触屏系统3以及电源系统4，脉搏计和触屏系统2分别连接信号处理转换系统2和电源系统4，信号处理转换系统2连接电源系统4。

外部构造系统1包括外壳10、填充物5、内壳6、外壳凹槽7、内壳凸槽8、侧部固定槽9、底座31和鼠标护腕45；鼠标底座31是整个鼠标的最下层结构，其余部件全部置于底座31上，内壳6与外壳10之间采用榫卯结构固定，内壳6与外壳10通过填充物5、外壳凹槽7和内壳凸槽8相连，填充物5放在内壳6与外壳10两层壳之间用以防水，材料为弹性橡胶，弹性橡胶可实现防水功能。外壳凹槽7和内壳凸槽8开在内壳6顶部，外壳凹槽7位于内壳凸槽8的两侧，外壳凹槽7和外壳10通过侧部固定槽9相连接，侧部固定槽9为扇形钩，侧部固定槽设立在外壳10与内壳结合部的侧壁上，在侧面对内壳和外壳进行固定；底座31上设有发光二极管34，发光二极管34设在第二棱镜35正后方，第二棱镜可以反射发光二极管的光线，完成鼠标在桌面上的移动，将鼠标的位移路线反应到光电传感器36中，光电传感器36设在第二棱镜35上方，鼠标护腕45设在鼠标后部。

脉搏计和触屏系统3包括第一棱镜33、触屏上键37、触屏下键38、触屏左键41、触屏右键42、透镜43、按键44、脉搏计显示屏46、脉搏计电路47、触屏电路48、第一红外光电传感器51、第二红外光电传感器52；触屏上键37、触屏下键38、触屏左键41、触屏右键42、透镜43、按键44和脉搏计显示屏46设置在鼠标外表面，触屏上键37、触屏下键38、触屏左键41和触屏右键42设立在鼠标顶部，透镜43设立在鼠标中部，按键44设立在鼠标底部内侧，脉搏计显示屏46设立在鼠标护腕45内侧，脉搏计电路47、触屏电路48、第一红外光电传感器51和第二红外光电传感器52和第一棱镜33置于鼠标底座31上，第一棱镜33可以将发光二极管的光线反射到透镜43上，以完成报警作用；第一红外光电传感器51设在触屏左键41的下方，第二红外光电传感器52设在触屏右键42的下方。

所述榫卯结构是梯形凹槽与凸起，侧面的凸起为扇形勾状凸起，凹槽为扇形勾状凹槽；内壳6通过梯形结构与外壳10的内挖梯形相嵌合，内壳6与外壳结合部的侧壁上设有凸出的侧部固定槽9即扇形钩，外壳10与内壳结合部的侧壁上设有凹陷的扇形钩，从而在侧面对内壳和外壳进行固定。

分别位于触屏左键41下方的第一红外光电传感器51和位于触屏右键42下方的第二红外光电传感器52均采用ST188光电传感器；脉搏计显示屏46采用LCD1602液晶显示屏，置于鼠标护腕45的左侧；脉搏计电路47与触屏电路48均采用STC89C51单片机作为系统的主控芯片；发光二极管34透过右侧的第一棱镜33反射到发光二极管透镜43，以监测脉搏是否超过上下限；按键44共设有五个。

采用无线触控操作，通过ps/2协议与电脑联通；鼠标左键和右键通过触屏控制；鼠标滚轮由上键和下键代替，通过触屏控制；触屏电路中使用ADS7846进行控制触屏，并采集信号作为信号输入阶段的传入信号。

电源系统4由内置可充电锂电池供电。

鼠标外壳的左右键采用透明材料。

在鼠标尾部设置鼠标护腕45，鼠标护腕45内部填充物采用记忆棉材料，可以有效缓解使用者腕部所承受的压力。

本发明工作原理如下：

如图1所示，脉搏计和触屏系统3分别连接信号处理转换系统2和电源系统4，信号处理转换系统2连接电源系统4，如图5-图12所示，脉搏计和触屏系统3的电路部分包括脉搏计电路、触屏电路、主控模块电路、滤波电路、放大整形电路、键盘电路。

无线鼠标电路及鼠标左右键，滚轮前后键电路如图2所示，无线鼠标接口电路如图3所示。

如图4所示，本鼠标外部防水结构图的防水结构通过外层结构实现，外层结构是由三部分组成，内壳，外壳，填充物，内壳与外壳之间通过“榫卯”结构连接。内层结构用梯形结构与外层结构的内挖梯形相嵌合，在侧壁，内壳有凸出的扇形钩，外壳有凹陷的扇形钩，从而在侧面对内外壳进行一个固定。内层与外层之间的填充物是弹性橡胶，这样使水汽及灰尘更难进入。普通鼠标的滚轮改为触屏式上下键，电源供电系统改为可充电系统，应用防水防尘外结构，防止水汽灰尘对鼠标电路的影响。鼠标左键和右键用透明材料制作，以便以红外光电传感器为主要组成部分的脉搏计正常工作。

如图5所示，本产品的触屏电路中使用ADS7846进行控制触屏，并采集信号作为信号输入阶段的传入信号。

图6~图12为脉搏计系统的部分电路。脉搏计系统中，传感器将脉搏信号转换为电信号，放大后以达到整形电路所需的电压放大后的信号波形是不规则的脉冲信号，然后加以滤波整形。

脉搏计电路主控模块及液晶显示部分如图6所示，主控模块在整个系统中起着统筹的作用，既需要检测键盘等各种参数，同时又要驱动液晶显示相关参数，本鼠标选用了51系列单片机中的STC89C51单片机作为系统的主控芯片，液晶显示部分选用LCD1602作为界面显示参数。

脉搏计电路中的红外光电传感器部分原理电路图如图7所示，使用的是ST188光电传感器，ST188的内部结构可以直接将脉搏信号转变成微弱的电信号，供给单片机处理。通过红外光照射人的手指的血脉流动情况，把脉搏跳动转换为电信号，红外管VD采用ST188。用+5V电源供电，当人把手指放在发光二极管和光电二极管之间的时候，光电二极管接收到的信号会随人脉搏强度的变化而变化。

脉搏计电路滤波器部分如图8所示，由于脉搏信号输出的信号十分微弱，一般在μV级别，除此外输出的信号一般会伴随很大的噪声干扰，因此用LM358搭建放大和滤波电路。

脉搏计电路放大整形电路部分如图9所示，经过放大滤波后的脉搏信号仍是不规则的脉冲信号，且有低频干扰，仍不满足计数器的要求，采用滞回电压比较器作为整形电路来提高抗干扰能力并接入LED用作指示脉搏跳动的状态。

脉搏计电路电源电路部分如图10所示，电源电路采用自锁开关电源，图中P1为电池盒接口或为USB输入的接口。图中SW1为电源开关，用来接通电源和断开电源。自锁开关的按键识别方法是：以3对6，2对5，1对4的方法，以这样的排列为基准。1、2和4、5是常开触点，2、3和5、6是常闭触点。开关按下1、2和4、5导通，2、3和5、6断开；开关弹起1、2和4、5断开，2、3和5、6导通，在电路中任意接一组即可。

脉搏计电路键盘电路部分如图11所示，本鼠标共设置五个按键，每个按键的位置如图14所示，其作用不一：按键一为清零键，即中断作用，按下按键，所有之前测试的数据全部清除并且复位，电路的光电传感器等待检测信号，这是只要把手指放到ST188光电传感器上就能检测出脉搏并且显示出来；按键二为设置键，按下按键二，光标会出现在LCD液晶显示屏幕上，这时原本的液晶显示屏上显示的脉搏上线和下线处光标变闪烁状态，意思是这时的脉搏测量的上下限是可以改的；按键三为加建，按键四为减键，这是可以在程序既定的基础上设置脉搏的上下限，但值得注意的是这时的值不是永久的，如果设置脉搏上下限的值再按下按键一则全部的设置全部清零，想要保存这个结果，按下按键二即可。按键五的作用为启动/关闭脉搏计。

脉搏计电路报警电路部分如图12所示，报警电路利用电磁蜂鸣器报警。电磁式蜂鸣器由电磁线圈、磁铁、振荡器、振动膜片及外壳等部分组成。

如图13所示，本产品的侧视图中发光二极管34向第一棱镜33反射的光直接照出鼠标表面（如图14中），表明脉搏在正常范围内，当脉搏计检测到的脉搏超出设置的上下限，则灯灭。发光二极管向第二棱镜35反射的光经过光电传感器投射到桌面。

如图14所示，本发明解决了鼠标的防水防尘问题，实时监测计算机操作者的健康问题，在鼠标的外观上，鼠标用透明材料制作，左键和右键透明，以便以光电传感器为主要组成部分的脉搏计正常工作，鼠标主体透明，用以显示液晶屏的脉搏等具体参数，当脉搏超过设置的上下限时，自动启动报警装置。

本发明为全封闭防水防尘护腕脉搏计鼠标。与同类产品相比，在技术和材料上都做了较大的改进和完善。除了结构防水防尘，鼠标表面采用触屏技术之外，在鼠标后方增加护腕，让使用者更加舒适，同时，新增内置脉搏计，确保计算机操作者在使用计算机的安全健康问题。采用脉搏计鼠标，极大地提高了计算机使用者使用产品时的安全性。另外，考虑到鼠标的使用环境，采用“榫卯”结构连接以保证防水结构稳定，增加了产品的舒适度。

鼠标外部材质采用透明材料，左键右键下分别放置红外光电传感器，用以检测使用者的脉搏，鼠标护腕左侧放置LCD液晶屏，用以显示脉搏，密切关注计算机使用者的健康安全问题。另外，电源供电系统改为可充电系统，应用防水防尘外结构，防止水汽灰尘对鼠标电路的影响。