CN103049099A

CN103049099A - 基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标

Info

Publication number: CN103049099A
Application number: CN2012104832898A
Authority: CN
Inventors: 崔鹏飞; 薛俊; 景江; 杨益康; 张宇
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-04-17

Abstract

一种基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，包括手套，所述的手套上设置有：控制电路板，与控制电路板上的控制电路进行信息传递并与电脑蓝牙通信的蓝牙模块，分别与所述的控制电路板和蓝牙模块连接的供电电源，以及分别设置在手套的食指端部和中指端部并通过导线与控制电路板电连接的左按键和右按键。本发明通过用户的手部动作来执行对应功能。用户仅需使用轻便的产品来实现对鼠标动作的全模拟。

Description

基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标

技术领域

本发明涉及一种鼠标。特别是涉及一种基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标。

背景技术

随着社会的进步和发展，计算机技术被广泛应用于各行各业之中。与之配套的硬件服务系统也是日新月益，鼠标更是计算机输入硬件中最重要的一个部分。而传统鼠标由于其固有限制有着种种弊端。如和降低生产成本，使产品更有竞争力是很多工具开发的首要考虑条件。通过观察生产与生活中两种情况：现在很多工厂工人需要边进行装配边查询电脑或者其他控制设备。而往往在大型设备的操作现场，如大型工件制造现场，大型数控机床控制现场，大飞机制造现场等地点我们可以发现有时工作场地和电脑或者数字终端是相隔得比较远的。这样就不利于提高工作效率的。

再者为了满足更多特殊人士的需求，科技设备也越来越照顾他们的感受。如现在有很多残疾人不幸失去了手臂，如何让更多让他们同样享受到渴望已久的可以快捷地使用鼠标使用电脑的多媒体生活，基于以上两点，需要有更可以方便人们使用的鼠标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种体积轻便，具备现有鼠标的全部功能的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标。

本发明所采用的技术方案是：一种基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，包括手套，所述的手套上设置有：控制电路板，与控制电路板上的控制电路进行信息传递并与电脑蓝牙通信的蓝牙模块，分别与所述的控制电路板和蓝牙模块连接的供电电源，以及分别设置在手套的食指端部和中指端部并通过导线与控制电路板电连接的左按键和右按键。

所述的控制电路包括有：与所述的电源相连的控制开关，与控制开关相连的相连的稳压电源，分别与稳压电源相连的加速度传感器单元、单片机所述的状态显示指示灯和蓝牙模块也连接稳压电源，所述的单片机还分别连接加速度传感器单元、左按键、右按键、控制开关、状态显示指示灯和蓝牙模块。

所述的单片机采用MC9S08QG8单片机，所述单片机的1脚连接复位电路，3脚连接3.3V电源，9脚通过电阻R10连接3.3V电源。

所述的单片机的11脚和12脚通过蓝牙接口U3连接蓝牙模块。

所述的加速度传感器单元包括有加速度传感器模块U4，所述的加速度传感器模块U4的1脚接稳压电源，3脚接3.3V电源，3脚还通过电容C4接地，4脚和5脚分别对应连接单片机的13脚和14脚，该4脚和5脚还分别各通过一个电阻接3.3V电源，6脚接地。

所述的控制开关包括有开关健P1，所述的开关健P1的1脚接通过电池接口P2连接供电电源，2脚连接稳压电源，2脚还通过电阻R2连接单片机的15脚，该2脚还依次通过电阻 R2和电阻R3接地，4脚接地。

所述的状态显示指示灯包括有分别对应连接单片机的5脚和6脚的发光二极管D1和D2，所述的发光二极管D1和D2的另一端分别各通过一个电阻连接3.3V电源。

所述的单片机的13脚和14脚还连接测试端口P5；7脚、8脚、9脚和10脚还连接预留接口P4，所述的10脚还连接预留功能按键S2；2脚连接数据下载接口P3。

本发明的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，通过用户的手部动作来执行对应功能。用户仅需使用轻便的产品来实现对鼠标动作的全模拟。同时，本发明具备多种拓展模式。完全可以用低成本的本发明全面替代现有的鼠标及类似产品。克服了两种方面的局限：第一：在工作场地员工不用摘下手套或者在大型设备安装现场进行移动，即可远程控制终端读取相关文件，克服了地域限制，提高了工作效率。第二：方便残障人士使用，适合特殊手臂形状。特殊残疾人士可以通过这种特殊手套完成类似鼠标操纵。本发明具有如下特点：

1、人机交互环境大大改善

传统的有限和无线鼠标，受制于结构设计，在长时间操作时，会使用户肘部产生不适感，也就是我们常说的鼠标肘。而使用本发明，则解放了手部空间，用户随时随地都可以进行操作，而且不会产生任何的不适感。

2、良好的拓展性

传统的鼠标也只是具备了其作为输入设备的功能。本发明不仅可以作为鼠标使用，还可以作为残疾人的辅助工具。由于本发明可以捕捉用户手部动作，通过不同的控制软件，可以将其转化为所需要的物理量。比如我们可以使用本发明控制轮椅的运动，或实现义肢的各种动作。此外，由于本发明捕获的是二维空间坐标，也可用在飞行模拟的摇杆设备上。

3、数据传输方便灵活

数据传输采用蓝牙传输，有效发送距离在10M左右，方便快捷。

数据传输模式升级空间巨大本发明的蓝牙模块和主体模块为分离式设计，可以将蓝牙发送模式切换为其他传输方式，满足不同用户的需求。

4、成本低廉，性价比高

相比传统的鼠标，本发明具有价格优势，量产化时，成本将进一步降低。

5、模块化设计，便于维修

除单品机外，本发明其他设备均可更换。产品内置了传感器外界线，可以增加其他设备以满足不同用户的需求。

6、体积小巧，携带方便

本发明体积小巧，携带方便，而且便于储存和维护，而传统鼠标则受制于连接线或电池，其灵活性也不如本发明。

7、内置电源系统

产品内置的7.4Vli电源小巧灵活，美观大方，而且稳定耐用。

8、可通过升级扩展功能，其他功能

本发明具有极好的硬件基础，具备空间2轴坐标感知系统，日后可升级至具备动作模拟、开关、遥控器等丰富功能的电子产品。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明控制电路框图；

图3是本发明单片机外围连接原理图；

图4是本发明稳压电源外围连接原理图；

图5是本发明加速度传感器外围连接原理图；

图6是本发明左按键和右按键外围连接原理图；

图7是本发明蓝牙接口外围连接原理图；

图8是本发明状态显示指示灯外围连接原理图；

图9是本发明电池接口外围连接原理图；

图10是本发明预留接口外围连接原理图；

图11是本发明测试端口外围连接原理图；

图12是本发明控制开关的电路原理图；

图13是本发明数据下载接口的电路原理图；

图14是本发明预留功能按键的电路原理图；

图15是本发明电源状态显示电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标做出详细说明。

本发明的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，以“方便生活，提高效率”为主要设计理念，将美心加速度传感器，飞思卡尔单片机MC9S08QG8，BLK-MD-BC04-B蓝牙通讯模块为主体的硬件加以配合labview软件。

本发明由手套上附带的信号采集与控制部分与电源部分以及蓝牙发送部分组成。手套上的信号采集部分由加速度传感器采集手指运动的加速度信号以及指尖按钮的信号，经过单片机不断查询读取，单片机与传感器IIC通讯内部模数转换、处理后的数据，判断哪根手指按钮按动以及鼠标是否应该在X-Y哪个方向上的移动，进而再向蓝牙发送信号。控制信号由蓝牙模块发送给配对好的电脑蓝牙，电脑上的Labview程序通过读取其中信息控制鼠标程序。

用户可方便使用本发明替代、升级现有鼠标输入设备。通过手部的大致移动和拇指的点击来实现定位和操作功能。

本发明实现了保留现有鼠标的方便实用性的同时，还拥有传统鼠标无法比拟的灵活性和简洁性。

本发明的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标的硬件系统构成：加速度传感器、飞思卡尔8位单片机MC9S08QG8、用户操作系统（包括按键及LED指示灯）、供电系统模块、蓝牙发送模块、手部动作配合系统、软件系统构成：

软件使用Labview软件处理程序

如图1所示，本发明的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，包括手套1，所述的手套1上设置有：控制电路板2，与控制电路板2上的控制电路进行信息传递并与电脑蓝牙通信的蓝牙模块3，分别与所述的控制电路板2和蓝牙模块3连接的供电电源4，以及分别设置在手套1的食指端部和中指端部并通过导线7与控制电路板2电连接的左按键5和右按键6。

如图2所示，所述的控制电路包括有：与所述的电源4相连的控制开关8，与控制开关8相连的相连的稳压电源9，分别与稳压电源9相连的加速度传感器单元11、单片机10所述的状态显示指示灯12和蓝牙模块3也连接稳压电源9，所述的单片机10还分别连接加速度传感器单元11、左按键5、右按键6、控制开关8、状态显示指示灯12和蓝牙模块3。

如图3所示，所述的单片机10采用飞思卡尔MC9S08QG8单片机，是MC9S08QG8CPU，16针双列直插；8K字节Flash，512字节RAM；内部32kHz晶振,可调节到±0.2%的精度；12 通用I/O，1个只能输入，1个只能输出；定时器模块；SCI、SPI、IIC接口模块；8个KBI通道；2-Ch,16-bit,定时器/PWM；8-Ch,10-bitA/D；模拟比较器，带内部参考电压；集成USB-BDM。

所述单片机10的1脚连接复位电路，3脚连接3.3V电源，9脚通过电阻R10连接3.3V电源。所述的单片机10的11脚和12脚通过蓝牙接口U3连接蓝牙模块3。所述的单片机10的13脚和14脚还连接测试端口P5；7脚、8脚、9脚和10脚还连接预留接口P4，所述的10脚还连接预留功能按键S2；2脚连接数据下载接口P3。

如图5所示，所述的加速度传感器单元11包括有加速度传感器模块U4，所述加速度传感器模块U4采用MXC6202xG/H/M/N芯片，其是按统一微纳CMOS标准制作的物美价廉的双轴加速度计。它通过混合信号处理和集成IIC总线组成一个完整的传感系统，可以直接和微处理器连接而不再需要A/D转换。MXC6202xG/H/M/N芯片测量加速范围±2g，工作在3.0V25℃环境下精度可达到g/512—g/128。动态静态加速都可测量。此类芯片的设计基于空气热对流不需质量块。本发明解决了与技术相关的静摩擦问题，提供了大于50000g的冲击承受。美新的固体设计有效的提供了用户产品的可靠度，通过处理生产和装配降低损失。

所述的加速度传感器模块U4的1脚接稳压电源9，3脚接3.3V电源，3脚还通过电容C4接地，4脚和5脚分别对应连接单片机10的13脚和14脚，该4脚和5脚还分别各通过一个电阻接3.3V电源，6脚接地。

所述的蓝牙模块3采用型号为BLK-MD-BC04-B蓝牙模块，其是深圳市博陆科技有限公司专为智能无线数据传输而打采用英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片，1+EDR蓝牙规范。本模块支持UART,USB,SPI,PCM,SPDI，并支持SPP蓝牙串口协议，具有成本低小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需许的外围元件就能实现其强大功能。

如图12所示，所述的控制开关8包括有开关健P1，所述的开关健P1的1脚接通过电池接口P2连接供电电源4，2脚连接稳压电源9，2脚还通过电阻R2连接单片机10的15脚，该2脚还依次通过电阻R2和电阻R3接地，4脚接地。

如图8所示，所述的状态显示指示灯12包括有分别对应连接单片机10的5脚和6脚的发光二极管D1和D2，所述的发光二极管D1和D2的另一端分别各通过一个电阻连接3.3V电源。

由上所述的本发明的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，将加速度传感器置于手背上的集成电路板上，单片机与加速度传感器通过有线相连与蓝牙发射端、电池一并置于手套手背处，电路板上放置开关。数据发送部分采用BLKMD-BC04B蓝牙模块。将采集数据发送至PC，再由PC上程序分析处理后转化为鼠标动作。本发明的使用方法：用户将本发明佩戴在右手上，打开开关，与电脑配对成功后，运行程序后即可实现相应功能，通过手的上下左右的偏向来控制鼠标方向，食指和中指分别对应鼠标左右键功能，可进行单机，双击，拖拽能功能。当用户使用完毕后，关闭开关可使本发明进入关机状态。

Claims

1.一种基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，包括手套（1），其特征在于，所述的手套（1）上设置有：控制电路板（2），与控制电路板（2）上的控制电路进行信息传递并与电脑蓝牙通信的蓝牙模块（3），分别与所述的控制电路板（2）和蓝牙模块（3）连接的供电电源（4），以及分别设置在手套（1）的食指端部和中指端部并通过导线（7）与控制电路板（2）电连接的左按键（5）和右按键（6）。

2.根据权利要求1所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的控制电路包括有：与所述的电源（4）相连的控制开关（8），与控制开关（8）相连的相连的稳压电源（9），分别与稳压电源（9）相连的加速度传感器单元（11）、单片机（10）所述的状态显示指示灯（12）和蓝牙模块（3）也连接稳压电源（9），所述的单片机（10）还分别连接加速度传感器单元（11）、左按键（5）、右按键（6）、控制开关（8）、状态显示指示灯（12）和蓝牙模块（3）。

3.根据权利要求2所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的单片机（10）采用MC9S08QG8单片机，所述单片机（10）的1脚连接复位电路，3脚连接3.3V电源，9脚通过电阻R10连接3.3V电源。

4.根据权利要求3所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的单片机（10）的11脚和12脚通过蓝牙接口U3连接蓝牙模块（3）。

5.根据权利要求2所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的加速度传感器单元（11）包括有加速度传感器模块U4，所述的加速度传感器模块U4的1脚接稳压电源（9），3脚接3.3V电源，3脚还通过电容C4接地，4脚和5脚分别对应连接单片机（10）的13脚和14脚，该4脚和5脚还分别各通过一个电阻接3.3V电源，6脚接地。

6.根据权利要求2所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的控制开关（8）包括有开关健P1，所述的开关健P1的1脚接通过电池接口P2连接供电电源（4），2脚连接稳压电源（9），2脚还通过电阻R2连接单片机（10）的15脚，该2脚还依次通过电阻R2和电阻R3接地，4脚接地。

7.根据权利要求2所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的状态显示指示灯（12）包括有分别对应连接单片机（10）的5脚和6脚的发光二极管D1和D2，所述的发光二极管D1和D2的另一端分别各通过一个电阻连接3.3V电源。

8.根据权利要求3所述的基于加速度传感器和Labview的蓝牙手套鼠标，其特征在于，所述的单片机（10）的13脚和14脚还连接测试端口P5；7脚、8脚、9脚和10脚还连接预留接口P4，所述的10脚还连接预留功能按键S2；2脚连接数据下载接口P3。