CN102708672A - 单控制3d遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种单控制3D遥控系统，包括遥控器和接收器，遥控器包括至少一个红外发射器和一个超声波发射器，两者同时向接收器分别发出红外信号和超声波信号；接收器包括至少一个接收红外信号的红外接收器和至少三个接收超声波信号的超声波接收器。接收器先后收到红外信号和超声波信号的时间差直接视为超声波信号从超声波发射器传输到接收器的各超声波接收器的一组参考时间，从而分别得到遥控器到接收器的各超声波接收器之间的距离和遥控器相对于接收器的立体位置，进而获得遥控器在空中移动的三维轨迹，进而自由、迅速、灵活的实现较高分辨率下控制光标在屏幕上多方向运动实现操作功能，还能满足需要三维坐标操作的更多其他需求。

Description

单控制3D遥控系统

技术领域

本发明涉及一种电子设备的手持遥控装置，更为具体的是一种单控制3D遥控系统。

背景技术

传统的电子设备遥控器，多数都是只能实现简单的功能操作的按键遥控器，是一种无线发射装置，将按键信息进行编码后以红外线、电磁波等无线信号，通过电子设备上的接收器将收到的无线信号转变成电信号，解调出相应的指令来遥控电子设备完成所需的操作要求。这在控制一些电子设备遥控器，比如智能电视时很不方便。

所谓智能电视，是指像智能手机一样，具有全开放式平台，搭载了操作系统，可以由用户自行安装和卸载软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对电视的功能进行扩充，并可以通过网线、无线网络来实现上网冲浪的这样一类电视的总称。对于此类电子设备，传统的遥控器无法象计算机鼠标一样通过在2D平面移动的方式迅速灵活的实现较高分辨率下控制光标在屏幕上多方向运动实现操作功能。

为了解决这一问题，申请号为201110371033.3的中国发明申请“一种鼠标导航式遥控器”，提出了一种具有通用按键模块和鼠标模块的遥控器，即将传统的按键遥控器与计算机鼠标进行结合，与传统的计算机鼠标一样局限于2D平面的移动方式，简单的说就是必须依赖桌面。

为了解决同一问题，申请号为201120048439.3的中国实用新型“空中鼠标遥控器”，提出一种同时具备感应式鼠标功能的遥控器，通过遥控器内置陀螺仪的方式，通过陀螺仪感应手握遥控器空中移动的方向和速度，由控制器处理后从无线发射模块发出，在设备接收器通过无线接收解码，指示光标在屏幕上向相应的方向移动，实现其提出的空中鼠标功能，若要实现三维坐标下的特殊操作则还需要进一步的进行改良。

发明内容

本发明的目的是提供另外一种结构简单、功能可靠的单控制3D遥控系统，既能实现传统的按键遥控器的功能，又能脱离桌面限制在3D空间内自由、迅速、灵活的实现较高分辨率下控制光标在屏幕上多方向运动实现操作功能，还能满足需要三维坐标操作的更多其他需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

该方案中的单控制3D遥控系统包括两部分，一是遥控器，一是接收器，接收器向相应的电子设备发出控制信号。遥控器包括至少一个红外发射器和一个超声波发射器，两者同时向接收器分别发出红外信号和超声波信号；接收器包括至少一个接收红外信号的红外接收器和至少三个接收超声波信号的超声波接收器。

本领域的技术员都应当知晓，短距离内红外信号相对于超声波信号的传输时间可以忽略不计。在本发明的遥控器，由于红外发射器的红外信号和超声波发射器的超声波信号同时产生，所以可以将接收器先后收到红外信号和超声波信号的时间差直接视为超声波信号从遥控器的超声波发射器传输到接收器的各超声波接收器的一组参考时间，这组参考时间分别乘以音速就分别得到遥控器到接收器的各超声波接收器之间的距离。

由于各超声波接收器之间的位置是已知的，本领域的技术员都应当知晓按照立体几何的原理计算出遥控器相对于接收器的立体位置，并且每隔一定的时间(比如20ms)就计算一次，就可以得到遥控器相对于接收器在空中移动三维轨迹，进而自由、迅速、灵活的实现较高分辨率下控制光标在屏幕上多方向运动实现操作功能，还能满足需要三维坐标操作的更多其他需求。

为了实现上述目的，本发明还可以采用如下的另一种技术方案。

该方案中的单控制3D遥控系统包括两部分，一是遥控器，一是接收器，接收器向相应的电子设备发出控制信号。遥控器包括至少一个接收红外信号的红外接收器和一个超声波发射器；接收器包括至少一个红外发射器和至少三个接收超声波信号的超声波接收器；当遥控器接的红外接收器收到接收器的红外发射器所发出的红外信号，遥控器接的超声波发射器同时发射超声波信号。

基于与前一技术方案相同的基本原理，本技术方案同样能自由、迅速、灵活的实现较高分辨率下控制光标在屏幕上多方向运动实现操作功能，也能满足需要三维坐标操作的更多其他需求。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：结构简单，操作可靠，既能实现传统的按键遥控器的功能，又能脱离桌面限制在3D空间内自由、迅速、灵活的实现较高分辨率下控制光标在屏幕上多方向运动实现操作功能；还能实现3D遥控功能，即，它不但能够得到遥控器的X、Y轴数据，还能够得到Z轴数据，可以实现更丰富的功能，满足需要三维坐标操作的更多其他需求。

附图说明

图1是本发明的实施例1的系统结构框图。

图2是本发明的实施例1的遥控器的电路结构框图。

图3是本发明的实施例1的接收器的电路结构框图。

图4是本发明的实施例1的接收器的工作原理示意框图

图5是本发明的实施例2的系统结构框图。

图6是本发明的实施例3的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1到图4所示，是本发明的实施例1。

本实施例中，单控制3D遥控系统包括遥控器和接收器，遥控器包括至少一个红外发射器(图1到图3所示以一个为例)和一个超声波发射器，两者同时向接收器分别发出红外信号和超声波信号；接收器包括至少一个接收红外信号(图1到图3所示以一个为例)的红外接收器和至少三个接收超声波信号的超声波接收器。

遥控器中还包括微控制单元(MCU)和驱动电路，各红外发射器和超声波发射器分别通过一个驱动电路与微控制单元(MCU)连接。

遥控器中各驱动电路分别通过通用输入输出接口(GPIO)与微控制单元(MCU)连接。

接收器中还包括微控制单元(MCU)，各红外接收器分别通过一组放大电路与微控制单元(MCU)连接，各超声波接收器分别通过一组放大电路与微控制单元(MCU)连接。

接收器中各组放大电路分别通过通用输入输出接口(GPIO)与微控制单元(MCU)连接。

如图1所示，本实施例的工作原理如下：

在一次遥控器和接收器的通信中，红外接收器接收到信号的时间为T0，超声波接收器1、超声波接收器2、超声波接收器3接收到信号的时间分别为T1，T2，T3，则：L1＝V*(T1-T0)，L2＝V*(T2-T0)，L3＝V*(T3-T0)，其中V为空气中的音速，超声波接收器1的空间坐标(-a，b，0)，超声波接收器2的空间坐标(a，b，0)，超声波接收器3的空间坐标(0，-b，0)，当-a＜x＜a且-b＜y＜b，z＞0时，有：

L1^2＝(x+a)^2+(y-b)^2+z^2

L2^2＝x^2+(y+b)^2+z^2

L3^2＝(x-a)^2+(y-b)^2+z^2

由此不难算出x，y，z的值。

遥控器设有不同的按键对应不同的脉冲系列，通过红外线或者超声波发射到接收器对脉冲进行解码，进而在电子设备上执行对应按键的操作指令。

如图4所示，接收器在工作时，先进行初始化，设置通用输入输出接口(GPIO)中断，并定义分别对应超声波接收器1、超声波接收器2、超声波接收器3的计时模块timer1、timer2、timer3，当红外接收器收到红外信号时计时模块timer1、timer2、timer3同时启动，再当超声波接收器1、超声波接收器2、超声波接收器3分别收到超声波信号时对应的计时模块停止计时，此时微控制单元(MCU)读取计时模块timer1、timer2、timer3的值获得红外信号和超声波信号的时间差，进而计算出遥控器的3D坐标。接收器工作的最后一步，如果接收器的MCU和智能电视或电脑等电子设备的MCU匹配，坐标信息就可以直接提供给智能电视或电脑等电子设备的应用程序使用，而不需要USB或UART、IIC、SPI等接口传输。

如图5所示，是本发明的实施例2。

本实施例中，单控制3D遥控系统包括遥控器和接收器，遥控器包括三个红外发射器和一个超声波发射器，两者同时向接收器分别发出红外信号和超声波信号；接收器包括三个接收红外信号的红外接收器和三个接收超声波信号的超声波接收器。

本实施例主要是考虑到，由于红外发射器通常使用红外发光二极管，其有一个发射方向角，仅在辐射信号强方向角内，接收器容易接受到信号。为了增加接收器容易接受信号的角度范围，可以在遥控器上放置多个方向不同的红外发射器或一个红外发射器中使用多个方向不同的红外发光二极管，可以让用户更自由地移动遥控器，而不影响接收效果。同样的，固然采用一个接收红外信号的红外接收器能达到本发明的目的，本实施例接收器包括三个接收红外信号的红外接收器也是考虑到接收范围更加大，可以让用户更自由地移动遥控器，而不影响接收效果。

本实施例有另一个等同的技术方案，就是在电子设备上放置几个接收器，这样也可以增大接收范围，可以让用户更自由地移动遥控器，而不影响接收效果。

如图6所示，是本发明的实施例3。

本实施例可以采用与实施例1和实施例2类似的结构，不同的是将红外发射器与红外接收器的安装位置对换，即：红外发射器设于接收器一端，将红外接收器设于遥控器一端。本实施例中，当遥控器接收到接收器的红外信号时就马上发射超声波信号，也可以达到本发明的目的。这种方式的优点是可以很方便地实现遥控器和接受器之间的通信。

对于本领域的技术人员来说，可根据本发明所提示的结构和原理获得其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.单控制3D遥控系统，包括遥控器和接收器，其特征在于：遥控器包括至少一个红外发射器和一个超声波发射器，两者同时向接收器分别发出红外信号和超声波信号；接收器包括至少一个接收红外信号的红外接收器和至少三个接收超声波信号的超声波接收器。

2.如权利要求1所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：遥控器还包括微控制单元(MCU)和驱动电路，各红外发射器和超声波发射器分别通过一个驱动电路与微控制单元(MCU)连接。

3.如权利要求2所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：各驱动电路分别通过通用输入输出接口(GPIO)与微控制单元(MCU)连接。

4.如权利要求1或2或3所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：接收器还包括微控制单元(MCU)，各红外接收器分别通过一组放大电路与微控制单元(MCU)连接，各超声波接收器分别通过一组放大电路与微控制单元(MCU)连接。

5.如权利要求4所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：各组放大电路分别通过通用输入输出接口(GPIO)与微控制单元(MCU)连接。

6.单控制3D遥控系统，包括遥控器和接收器，其特征在于：遥控器包括至少一个接收红外信号的红外接收器和一个超声波发射器；接收器包括至少一个红外发射器和至少三个接收超声波信号的超声波接收器；当遥控器接的红外接收器收到接收器的红外发射器所发出的红外信号，遥控器接的超声波发射器同时发射超声波信号。

7.如权利要求6所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：遥控器还包括微控制单元(MCU)和驱动电路，各红外接收器分别通过一组放大电路与微控制单元(MCU)连接，超声波发射器通过驱动电路与微控制单元(MCU)连接。

8.如权利要求7所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：放大电路和驱动电路分别通过通用输入输出接口(GPIO)与微控制单元(MCU)连接。

9.如权利要求6或7或8所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：接收器还包括微控制单元(MCU)，各红外发射器分别通过驱动电路与微控制单元(MCU)连接，各超声波接收器分别通过一组放大电路与微控制单元(MCU)连接。

10.如权利要求9所述的单控制3D遥控系统，其特征在于：各组放大电路分别通过通用输入输出接口(GPIO)与微控制单元(MCU)连接。

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