一种基于无线通信的手形鼠标的制作方法

本发明涉及人机交互技术领域，特别是一种基于无线通信的手形鼠标。

背景技术：

鼠标是现代生活中人们使用电脑时不可缺少的设备。目前，家用鼠标包括无线鼠标、蓝牙鼠标、WIFI鼠标。有了从滚轮式鼠标到光电式鼠标的变革，鼠标已经能基本满足人们的操作需求。

但是，在之后的改进当中，始终没能脱离光电式鼠标概念的约束，使得鼠标只能在桌面上进行操作。在展厅或者大屏解说现场，不方便用光电式鼠标进行操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种操作方便、穿戴轻便舒适、控制精确的基于无线通信的手形鼠标。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于无线通信的手形鼠标，鼠标形状采用全指手套外形，内置薄膜电路层，薄膜电路层分为上、中、下三层，上层和下层为保护膜层，中间层为电路层，通过电路层进行布线；电路层设有CPU主控制器、操作模块、无线通信模块和电源模块，其中：

所述操作模块与CPU主控制器连接，操作模块将手形鼠标的操作数据传送给CPU主控模块；

所述CPU主控制器根据操作模块传送的操作数据，进行处理得出手形鼠标的操作信息；

所述无线通信模块与CPU主控制器连接，将CPU主控制器生成的操作信息发送至PC，从而控制PC屏幕上的光标；

所述电源模块与CPU主控制器连接，通过锂电池供电，并具备稳压功能。

进一步地，所述CPU主控制器包括主控制器芯片ATMEGA328P、第一晶振XTAL、第一电容C1、第二电容C2、第九电容C9、第十电容C10、第九电阻R9、复位开关S4、下载端口P、Bootload口J5；其中第一电容C1、第二电容C2与第一晶振XTAL构成振荡电路，第一电容C1的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口连接、另一端接地GND，第二电容C2的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口连接、另一端接地GND，16Mhz晶振XTAL的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口连接，另一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口连接；第九电容C9又称为高频旁路电容，该元件一端与主控制器芯片ATMEGA328P的第20端口AREE连接、另一端接地GND；

下载端口P含有五个接口，包括接地端GND、电源端VCC、接收数据RXD、发送数据TXD、数据终端准备好DTR；其中RXD与主控制器芯片ATMEGA328P的PD0端口连接，TXD与主控制器芯片ATMEGA328P的PD1端口连接，DTR通过第十电容C10与主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口相接；复位开关S4为复位按钮，通过按下复位开关S4实现低电压复位；Bootload口J5的端口1、端口2、端口3、端口4分别与主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口、PB3端口、PB4端口、PB5端口相连。

进一步地，所述操作模块包括按键模块、姿态传感器MPU6050；按键模块位于指尖处，其中食指尖对应鼠标左键，中指尖对应鼠标右键，无名指尖对应鼠标中键；三个按键分别与主控制器芯片ATMEGA328P的PD6、PD7、PB0端口相连，均采用S8050三极管驱动，当电极片有输入，S8050三极管导通，对应的输出口向CPU主控制器发送高电平信号；大拇指采用芳纶导电纤维材料，当大拇指与食指相贴，左指电路导通，启用鼠标左键操作；当大拇指与中指相贴，右指电路导通，启用鼠标右键操作；当大拇指与无名指长按，启用鼠标的滚轮功能；姿态传感器MPU6050将测得的加速度信息和角度信息传给CPU主控制器，CPU主控制器将这两类信息进行量化，构建鼠标位移信息的伪代码。

进一步地，所述电源模块包括供电模块和稳压模块；所述CPU主控制器及其外围电路采用3.7V锂电池供电，主控制器芯片ATMEGA328P采用3～5V的供电电压，姿态传感器MPU6050采用3.3V电源供电，所述稳压模块使用TL431稳压管搭建3.7V转3.3V的稳压电路。

进一步地，所述无线通信模块包括发射模块和接收模块，其中发射模块由编码芯片MC15026和433M发射器组成，接收模块由433M接收模块和译码芯片MC15027组成。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)利用姿态传感器模块进行姿态信息的获取和位移信息的处理，结构简单、操作方便；(2)薄膜层的外形根据手套外形设计，薄膜材质的设计兼具防水及透气的作用，使电路对于手势操作的影响降到最低，适用于很多场合；(3)本发明结构简单，易于制造，具有很广阔的应用前景和市场。

附图说明

图1是本发明基于无线通信的手形鼠标的示意图，其中(a)是手背示意图，(b)是手掌示意图。

图2是本发明基于无线通信的手形鼠标的系统框图。

图3是CPU主控制器的电路图。

图4是本发明的薄膜电路设计图。

图5是本发明的操作模块电路图。

图6是MPU6050模块主控部分原理图。

图7是本发明无线通信模块电路图。

图8是本发明电源模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明基于无线通信的手形鼠标，面向的操作对象是家用PC、展厅显示器、会议解读显示器。本发明采用全指手套外形，纤维材料和薄膜电路层以减小电路对手形鼠标操作的影响。CPU主控电路和发射电路集成于小体积的集成板上，合理布置电源的位置，使鼠标方便穿戴，易于操作。操作模块将手形鼠标的操作数据传送给CPU主控模块，在进行算法运算、函数解算、伪代码生成之后，得出的手形鼠标操作信息通过无线发射模块与PC进行通信，从而控制PC屏幕上光标。

结合图1～8，本发明基于无线通信的手形鼠标，鼠标形状采用全指手套外形，内置薄膜电路层，薄膜电路层分为上、中、下三层，上层和下层为保护膜层，中间层为电路层，通过电路层进行布线；电路层设有CPU主控制器、操作模块、无线通信模块和电源模块，其中：

所述操作模块与CPU主控制器连接，操作模块将手形鼠标的操作数据传送给CPU主控模块；

所述CPU主控制器根据操作模块传送的操作数据，进行处理得出手形鼠标的操作信息；

所述无线通信模块与CPU主控制器连接，将CPU主控制器生成的操作信息发送至PC，从而控制PC屏幕上的光标；

所述电源模块与CPU主控制器连接，通过锂电池供电，并具备稳压功能。

进一步地，所述CPU主控制器包括主控制器芯片ATMEGA328P、第一晶振XTAL、第一电容C1、第二电容C2、第九电容C9、第十电容C10、第九电阻R9、复位开关S4、下载端口P、Bootload口J5；其中第一电容C1、第二电容C2与第一晶振XTAL构成振荡电路，第一电容C1的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口连接、另一端接地GND，第二电容C2的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口连接、另一端接地GND，16Mhz晶振XTAL的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口连接，另一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口连接；第九电容C9又称为高频旁路电容，该元件一端与主控制器芯片ATMEGA328P的第20端口AREE连接、另一端接地GND；

下载端口P含有五个接口，包括接地端GND、电源端VCC、接收数据RXD、发送数据TXD、数据终端准备好DTR；其中RXD与主控制器芯片ATMEGA328P的PD0端口连接，TXD与主控制器芯片ATMEGA328P的PD1端口连接，DTR通过第十电容C10与主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口相接；复位开关S4为复位按钮，通过按下复位开关S4实现低电压复位；Bootload口J5的端口1、端口2、端口3、端口4分别与主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口、PB3端口、PB4端口、PB5端口相连。

进一步地，所述操作模块包括按键模块、姿态传感器MPU6050；按键模块位于指尖处，其中食指尖对应鼠标左键，中指尖对应鼠标右键，无名指尖对应鼠标中键；三个按键分别与主控制器芯片ATMEGA328P的PD6、PD7、PB0端口相连，均采用S8050三极管驱动，当电极片有输入，S8050三极管导通，对应的输出口向CPU主控制器发送高电平信号；大拇指采用芳纶导电纤维材料，当大拇指与食指相贴，左指电路导通，启用鼠标左键操作；当大拇指与中指相贴，右指电路导通，启用鼠标右键操作；当大拇指与无名指长按，启用鼠标的滚轮功能；姿态传感器MPU6050将测得的加速度信息和角度信息传给CPU主控制器，CPU主控制器将这两类信息进行量化，构建鼠标位移信息的伪代码。

进一步地，所述电源模块包括供电模块和稳压模块；所述CPU主控制器及其外围电路采用3.7V锂电池供电，主控制器芯片ATMEGA328P采用3～5V的供电电压，姿态传感器MPU6050采用3.3V电源供电，所述稳压模块使用TL431稳压管搭建3.7V转3.3V的稳压电路。

进一步地，所述无线通信模块包括发射模块和接收模块，其中发射模块由编码芯片MC15026和433M发射器组成，接收模块由433M接收模块和译码芯片MC15027组成。

本发明中薄膜电路层的外形根据手套外形设计，相较于杜邦线走线，薄膜材质的设计兼具防水及透气的作用，使电路走线对手的操作影响降到最低。鼠标形状采用全指手套外观设计，内置独特的薄膜电路层，轻松折叠便于携带，摒弃鼠标必须在桌面上使用的模式，摆脱场地限制。全指手套采用独特纤维，材料轻便舒适，使操作者便于穿戴，易于操作，有效减少使用者长期端坐电脑前对关节和其他部位的压力，省力高效。

实施例1

结合图1，是本发明的整体的外观效果图，其中(a)是手背侧示意图，(b)是手掌侧示意图。CPU主控制器以及无线通信模块位于手腕处。操作模块包括三个指尖按键和MPU6050模块。其中MPU6050姿态传感器模块位于手背中心位置，三个按键位于指尖处，其中左指尖为左键，中指尖为右键，无名指对应的是鼠标中键，大拇指的材料用的是芳纶导电纤维，大拇指与食指相贴，左指电路导通，左键操作成功，大拇指与中指相贴是右键操作，大拇指与无名指长按，是鼠标的滚轮功能。手腕下侧是电池部分，用的是30mm×25mm×5mm锂电池，容量为500MAh，供电电压3.7V。

图2为本发明的系统框图，其中CPU主控制器用的是Atmega328及其最小系统，电源模块包括电池供电部分、稳压模块构成，通信模块包括无线发射模块和接收模块，其中接收模块与电脑USB口连接，操作模块由按键部分与姿态传感器组成。

图3为本发明的CPU主控制器，其中包括主控制器芯片ATMEGA328P、第一晶振XTAL、第一电容C1、第二电容C2、第九电容C9、第十电容C10、第九电阻R9、复位开关S4、下载端口P、Bootload口J5；其中第一电容C1、第二电容C2与第一晶振XTAL构成振荡电路，第一电容C1的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口连接、另一端接地GND，第二电容C2的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口连接、另一端接地GND，16Mhz晶振XTAL的一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口连接，另一端与主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口连接；第九电容C9又称为高频旁路电容，该元件一端与主控制器芯片ATMEGA328P的第20端口AREE连接、另一端接地GND；下载端口P含有五个接口，包括接地端GND、电源端VCC、接收数据RXD、发送数据TXD、数据终端准备好DTR；其中RXD与主控制器芯片ATMEGA328P的PD0端口连接，TXD与主控制器芯片ATMEGA328P的PD1端口连接，DTR通过第十电容C10与主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口相接；复位开关S4为复位按钮，通过按下复位开关S4实现低电压复位；Bootload口J5的端口1、端口2、端口3、端口4分别与主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口、PB3端口、PB4端口、PB5端口相连，对于生产出的芯片来说，在进行Bootload之后，才能进行程序烧写。

图4为本发明的薄膜电路层，其结构共分为三层，上层和下层分别是保护膜层，中间层为电路层。薄膜电路层的外形按整个手套外形来设计，相比于杜邦线走线，薄膜电路层使电路走线对操作的影响降到最低，还起到防水和透气的作用。

图5为操作模块，所述操作模块包括按键模块、姿态传感器MPU6050；MPU6050姿态传感器模块将测得的加速度信息和角度信息传给CPU主控模块，运用积分算法将这两类信息进行量化，构建鼠标位移信息的伪代码。三个按键位于指尖处，按键模块位于指尖处，其中食指尖对应鼠标左键，中指尖对应鼠标右键，无名指尖对应鼠标中键；三个按键分别与主控制器芯片ATMEGA328P的PD6、PD7、PB0端口相连，均采用S8050三极管驱动，当电极片有输入，S8050三极管导通，对应的输出口向CPU主控制器发送高电平信号；大拇指采用芳纶导电纤维材料，当大拇指与食指相贴，左指电路导通，启用鼠标左键操作；当大拇指与中指相贴，右指电路导通，启用鼠标右键操作；当大拇指与无名指长按，启用鼠标的滚轮功能；姿态传感器MPU6050将测得的加速度信息和角度信息传给CPU主控制器，CPU主控制器将这两类信息进行量化，构建鼠标位移信息的伪代码。图6是MPU6050模块主控制器部分原理图。

图7是本发明的无线通信模块，包括发射模块和接收模块，其中发射模块由编码芯片MC15026和433M发射器组成，其中电源供电是3.3V。接收模块由433M接收模块和译码芯片MC15027组成。

图8是本发明的电源模块，其中包括供电模块和稳压模块。本发明的CPU主控制器及其外围电路采用3.7V锂电池供电，主控制器芯片ATMEGA328P采用3～5V的供电电压，姿态传感器MPU6050采用3.3V电源供电，所述稳压模块使用TL431稳压管搭建3.7V转3.3V的稳压电路。

本发明中，姿态传感器MPU6050和无线通信模块与CPU主控制器的通信方式是IIC通信，其SDA、SCL接口分别与PC4、PC5连接。通过给姿态传感器MPU6050和无线通信模块分配不同的地址，从而实现单个IIC接口控制多个外设。

综上所述，基于无线通信的手形鼠标结构简单、操作方便，相比于传统鼠标以及无线鼠标具有很大优势，适用于很多场合，具有很广阔的应用前景和市场。