CN101261549A - 基于射频标签的无线鼠标装置 - Google Patents

Abstract

一种人机交互接口技术领域的基于射频标签的无线鼠标装置，鼠标装置、计算机端的供能和控制装置，鼠标装置和计算机端的功能和控制装置通过无线方式进行通信，鼠标装置包括：第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、可充电电池、第一状态控制电路、位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路，计算机端的供能和控制装置包括：第二多路天线、第二调制电路、第二解调电路、射频能量产生电路、第二状态控制电路、USB接口。其中：第一状态控制电路和第二状态控制电路中均内嵌有射频标签芯片。本发明无需鼠标垫的无线供电，使用方便，同时可以避免电池更换造成的环境污染问题。

Description

基于射频标签的无线鼠标装置

技术领域

本发明涉及一种人机交互接口技术领域的装置，具体是一种无需更换电源的基于射频标签的无线鼠标装置。

背景技术

传统的无线鼠标系统是利用无线电波来传递与接受数据，无线鼠标本体需要接电池来提供电能。该收发装置之间的数据传递是通过天线利用无线电波来传递，通常的调制方式是在特定的载波频率上进行调幅或者调频。以调制的数字信号来进行数据传递功能。通常的载波频率分别为：27Mhz、418Mhz、900Mhz和2.4Ghz。为了得到良好的通讯品质信号，高信噪比会相对提高相关组件的成本。在高频的操作条件下，尤其在光学感知位移信号产生的单元运作下，其耗电很高，这就造成使用者加速更换电池而付出更多的成本。目前还有通过有线的鼠标垫以电感感应方式对无线鼠标进行供电，但使得无线鼠标变得笨重且不能轻易操作。

经对现有技术的文献检索发现，专利申请号为：02128782.1，专利公开号为：CN 1414461A，名称为“无需电池的无线鼠标器”，该专利为“一种无需电池的无线鼠标器，它由鼠标器部分和接收部分构成。鼠标部分包括：信号传送电路、取得电能的电源电路、按键电路、方位检测电路、信号调制电路，接受部分包括：鼠标防滑垫、向鼠标器部分供电的供电电路、放大整形电路、信号处理电路。其特征是接收部分不使用普通无线接收或红外接收方式，而是从鼠标器部分采用控制电源电路的功耗来传输信号时，供电电路产生相应的电变化来取得信号。接收部分的供电电路通过磁场供给鼠标器部分电能的磁力耦合线圈置于鼠标防滑垫中。”该专利虽然使用了无线供能，但主要缺陷是鼠标器必须放置在专用鼠标垫上，不然无法工作，极大限制了鼠标器的使用灵活性。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种基于射频标签(RFID)的无线鼠标装置，使其在无线鼠标内嵌RFID，计算机端通过无线方式向无线鼠标提供能量，并且以无线方式和无线鼠标进行数据传输，计算机端通过USB接口和计算机进行连接，无线鼠标内嵌的射频标签，可以和计算机端进行身份认证，以此保证计算机端不会和除了本鼠标之外的设备进行信号传送。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：鼠标装置、计算机端的供能和控制装置，鼠标装置和计算机端的功能和控制装置通过无线方式进行通信。

所述鼠标装置，包括：第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、可充电电池、第一状态控制电路、位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路，其中：第一多路天线的数据输出端分别和第一解调电路的输入端以及整流电路的输入端相连，第一多路天线的输入端和第一调制电路的输出端相连，基本滚轮按键电路的数据输出端与位置传感器控制电路的输入端相连，第一状态控制电路内部嵌有RFID(射频标签)芯片，第一状态控制电路的两个输入端分别与位置传感器控制电路的输出端以及第一解调电路的输出端相连，第一状态控制电路的输出端与第一调制电路的输入端相连接，可充电电池分别和第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、第一状态控制电路、位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路的供电端口相连。

所述计算机端的供能和控制装置，包括：第二多路天线、第二调制电路、第二解调电路、射频能量产生电路、第二状态控制电路、USB接口，其中：第二多路天线的输入端与第二调制电路的输出端以及射频能量产生电路的输出端相连，第二多路天线的输出端与第二解调电路的输入端相连，第二状态控制电路的输出端和射频能量产生电路的输入端以及第二调制电路的输入端相连，第二状态控制电路的输入端分别和USB接口的输出端以及第二解调电路的输出端相连，第二状态控制电路内部嵌有RFID芯片，USB接口分别和第二解调电路、第二调制电路、第二状态控制电路、射频能量产生电路的供电端口相连。

所述第一状态控制电路，其内嵌的RFID芯片中存有安全认证信息，安全认证信息由第一多路天线发送给计算机端的供能和控制装置进行安全认证。

所述第二状态控制电路，其内嵌的RFID芯片对第一状态控制电路的RFID安全认证信息进行安全认证，认证通过后由第二多路天线发送许可信号给鼠标装置。

所述第一状态控制电路，还包括第一时分复用模块，第一时分复用模块的输入端与RFID芯片的输出端相连，输出端和第一调制电路相连。

所述第一时分复用模块，其在鼠标处于静止状态时控制第一调制电路利用第一多路天线接收的能量对可充电电池充电。

所述第二状态控制电路，还包括第二时分复用模块，其输入端与RFID芯片的输出端相连，其供能端口与USB接口的输出端相连，其输出端与射频能量产生电路、第二调制电路的输入端相连。

所述第二时分复用模块，其在鼠标处于静止状态时，控制射频能量产生电路对鼠标装置进行无线供电，并控制鼠标动作信号的及时传输。

本发明的能量供应的基本原理是基于RFID技术中的无线能量供应，当通过身份认证后，计算机端的供能和控制装置将能量以射频信号的形式由第二多路天线发送出来，鼠标装置通过第一多路天线将射频信号接收后，再经过整流、检波，信号放大，将射频信号转换为鼠标装置可以利用的直流电流。

本发明工作时，鼠标装置进入计算机端的供能和控制装置的射频有效电磁场后，鼠标装置中的第一多路天线获得的能量信号传输给整流电路，整流电路对能量信号进行整流和增压稳压，对可充电电池进行充电，第一解调电路将计算机端的供能和控制装置发送过来的对RFID芯片进行确认的信号解调为第一状态控制电路可以识别的信号，可充电电池对鼠标装置中的各个模块进行供电，第一状态控制电路将内嵌的RFID芯片中的安全认证信息读出，时分复用模块控制控制第一调制电路对信号进行调制，经第一多路天线发送给计算机的供能和控制装置。基本滚轮按键电路产生鼠标的移动以及点击信号，第一状态控制电路将该信号进行编码并通过第一调制电路以及第一多路天线发送出去。

计算机端的供能和控制装置中的第二状态控制电路中的RFID芯片对接收到的鼠标装置的RFID安全认证信息进行安全认证，认证通过后发送许可信号给鼠标装置，只有当鼠标装置收到许可信号，用户才开始使用鼠标工作。其中USB接口负责给各个模块供电，并且和计算机相连，第二解调电路负责将鼠标装置发来的各种数据信号解调为第二状态控制电路可以识别的信号，第二状态控制电路中的时分复用模块驱动射频能量产生电路将能量信号通过第二多路天线发送出去。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的鼠标装置无需鼠标垫的无线供电，可以避免电池更换、环境保护和使用不便等问题。其中，若全国有5％的计算机用户使用本发明装置，按现有鼠标装置半年消耗2节5号电池计算，仅此一项技术即可每年节省电池近1200万节。另外，为了使辐射最小，人应该距离计算机显示器50cm以上，70cm最佳，但是由于目前有线鼠标的限制，大部分使用者都达不到这个安全距离，本发明所使用的RF技术，有效范围为10m，完全满足辐射安全距离的要求。

附图说明

图1为本发明的鼠标装置的结构框图；

图2为本发明的计算机端的供能和控制装置的结构框图；

图3为本发明鼠标装置的工作流程图；

图4为本发明鼠标装置的初始化流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例包括：鼠标装置、计算机端的供能和控制装置，鼠标装置和计算机端的功能和控制装置通过无线方式进行通信。

如图1所示，所述鼠标装置，包括：第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、可充电电池、第一状态控制电路、位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路，其中：第一多路天线的数据输出端分别和第一解调电路的输入端以及整流电路的输入端相连，第一多路天线的输入端和第一调制电路的输出端相连，基本滚轮按键电路的数据输出端与位置传感器控制电路的输入端相连，第一状态控制电路内部嵌有RFID芯片，第一状态控制电路的两个输入端分别与位置传感器控制电路的输出端以及第一解调电路的输出端相连，第一状态控制电路的输出端与第一调制电路的输入端相连接，可充电电池分别和第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、第一状态控制电路、位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路的供电端口Vdd相连。

所述第一状态控制电路，其内嵌的RFID芯片中存有安全认证信息，安全认证信息由第一多路天线发送给计算机端的供能和控制装置进行安全认证。

所述第一状态控制电路，还包括第一时分复用模块，第一时分复用模块的输入端与RFID芯片的输出端相连，输出端和第一调制电路相连。

所述第一时分复用模块，其在鼠标装置处于静止状态时控制第一调制电路利用第一多路天线接收的能量对可充电电池充电。

如图2所示，所述计算机端的供能和控制装置，包括：第二多路天线、第二调制电路、第二解调电路、射频能量产生电路、第二状态控制电路、USB接口，其中：第二多路天线的输入端与第二调制电路的输出端以及射频能量产生电路的输出端相连，第二多路天线的输出端与第二解调电路的输入端相连，第二状态控制电路的输出端和射频能量产生电路的输入端以及第二调制电路的输入端相连，第二状态控制电路的输入端分别和USB接口的输出端以及第二解调电路的输出端相连，第二状态控制电路内部嵌有RFID芯片，USB接口分别和第二解调电路、第二调制电路、第二状态控制电路、射频能量产生电路的供电端口Vdd相连。

所述第二状态控制电路，其内嵌的RFID芯片对第一状态控制电路的RFID安全认证信息进行安全认证，认证通过后由第二多路天线发送许可信号给鼠标装置。

所述第二状态控制电路，还包括第二时分复用模块，其输入端与RFID芯片的输出端相连，其供能端口Vdd与USB接口的输出端相连，其输出端与射频能量产生电路、第二调制电路的输入端相连。

所述第二时分复用模块，其在鼠标装置处于静止状态时，控制射频能量产生电路对鼠标装置进行无线供电，并控制鼠标动作信号的及时传输。

所述第一状态控制器和第二状态控制器，为Nordic VLSI公司的的系统级RF芯片nRF9E5，其内置nRF905433/868/915MHz射频收发器、8051兼容微控制器和4输入10位80ksps AD转换器。

如图3所示，鼠标装置工作时，首先进行初始化，第一状态控制电路将内嵌的RFID芯片中的安全认证信息读出，并通过第一调制电路调制后，经第一多路天线发送给计算机端；然后位置传感器控制电路对鼠标滚轮和按键电路进行检测，并对其产生的动作信号进行编码，通过第一调制电路调制后，时分复用模块抢占第一多路天线，该信号被第一多路天线发送给计算机端的供能和控制装置；最后将鼠标滚轮和按键电路及第一状态控制电路复位。

如图4所示，为鼠标装置的初始化过程流程图，鼠标装置的初始化过程由计算机端的供能和控制装置中的第二状态控制电路发射的信号触发，第一状态控制电路读取嵌入其内部的RFID芯片中存储的安全标识信息，将安全标识信息经第一调制电路和第一多路天线发回到计算机端的供能和控制装置。鼠标装置的第一状态控制电路如果得到第二状态控制电路中RFID芯片的安全确认后，就通过位置传感器控制电路激活LED光源和鼠标滚轮按键电路；如果没有得到计算机端的安全确认信息，则进入休眠状态。

计算机端的供能和控制装置中的第二状态控制电路中的RFID芯片对接收到的鼠标装置的RFID安全认证信息进行安全认证，认证通过后发送许可信号给鼠标装置，只有当鼠标装置收到许可信号，用户才开始使用鼠标工作。其中USB接口负责给各个模块供电，并且和计算机相连，第二解调电路负责将鼠标装置发来的各种数据信号解调为第二状态控制电路可以识别的信号，第二状态控制电路中的时分复用模块驱动射频能量产生电路将能量信号通过第二多路天线发送出去。

本实施例的鼠标装置无需鼠标垫的无线供电，可以避免电池更换、环境保护和使用不便等问题。截至2007年，我国计算机数量已经超过6700万台，其中上网计算机超过5900万台，若其中5％的计算机使用本实施例的技术，按现有鼠标装置半年消耗2节5号电池计算，使用本实施例每年可节省电池近1200万节。

另外，为了使辐射最小，人应该距离计算机显示器50cm以上，70cm最佳，但是由于目前有线鼠标的限制，大部分使用者都达不到这个安全距离，本实施例所使用的RF技术，有效范围10m，完全满足辐射安全距离的要求。

Claims (7)

1.一种基于射频标签的无线鼠标装置，包括：鼠标装置，鼠标装置包括位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路，其特征在于，还包括：计算机端的供能和控制装置，鼠标装置和计算机端的功能和控制装置通过无线方式进行通信；

所述鼠标装置，还包括：第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、可充电电池、第一状态控制电路，其中：第一多路天线的数据输出端分别和第一解调电路的输入端以及整流电路的输入端相连，第一多路天线的输入端和第一调制电路的输出端相连，基本滚轮按键电路的数据输出端与位置传感器控制电路的输入端相连，第一状态控制电路内部嵌有射频标签芯片，第一状态控制电路的两个输入端分别与位置传感器控制电路的输出端以及第一解调电路的输出端相连，第一状态控制电路的输出端与第一调制电路的输入端相连接，可充电电池分别和第一多路天线、整流电路、第一调制电路、第一解调电路、第一状态控制电路、位置传感器控制电路、基本滚轮按键电路的供电端口相连；

所述计算机端的供能和控制装置，包括：第二多路天线、第二调制电路、第二解调电路、射频能量产生电路、第二状态控制电路、USB接口，其中：第二多路天线的输入端与第二调制电路的输出端以及射频能量产生电路的输出端相连，第二多路天线的输出端与第二解调电路的输入端相连，第二状态控制电路的输出端和射频能量产生电路的输入端以及第二调制电路的输入端相连，第二状态控制电路的输入端分别和USB接口的输出端以及第二解调电路的输出端相连，第二状态控制电路内部嵌有射频标签芯片，USB接口分别和第二解调电路、第二调制电路、第二状态控制电路、射频能量产生电路的供电端口相连。

2.根据权利要求1所述的基于射频标签的无线鼠标装置，其特征是，所述第一状态控制电路，其内嵌的射频标签芯片中存有安全认证信息，安全认证信息由第一多路天线发送给计算机端的供能和控制装置进行安全认证。

3.根据权利要求1所述的基于射频标签的无线鼠标装置，其特征是，所述第二状态控制电路，其内嵌的射频标签芯片对第一状态控制电路的射频标签安全认证信息进行安全认证，认证通过后由第二多路天线发送许可信号给鼠标装置。

4.根据权利要求1所述的基于射频标签的无线鼠标装置，其特征是，所述第一状态控制电路，还包括第一时分复用模块，第一时分复用模块的输入端与射频标签芯片的输出端相连，输出端和第一调制电路相连。

5.根据权利要求4所述的基于射频标签的无线鼠标装置，其特征是，所述第一时分复用模块，其在鼠标装置处于静止状态时控制第一调制电路利用第一多路天线接收的能量对可充电电池充电。

6.根据权利要求1所述的基于射频标签的无线鼠标装置，其特征是，所述第二状态控制电路，还包括第二时分复用模块，其输入端与射频标签芯片的输出端相连，其供能端口与USB接口的输出端相连，其输出端与射频能量产生电路、第二调制电路的输入端相连。

7.根据权利要求6所述的基于射频标签的无线鼠标装置，其特征是，所述第二时分复用模块，其在鼠标装置处于静止状态时，控制射频能量产生电路对鼠标装置进行无线供电，并控制鼠标动作信号的及时传输。

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