CN105204669A - 电容感应式无线多功能鼠标笔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机输入和多媒体教学演示控制设备，特别是涉及一种电容感应式无线鼠标笔。本发明实体由电容感应式无线鼠标笔和USB无线接收器两部分组成。电容感应式无线鼠标笔内部的陀螺仪传感器感应轨迹变化，笔头内含灵敏的电容式触摸传感器，手写输入时具有与纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，不需要按键辅助，也不需要其它电子辅助设备支持，就可以通过在皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写，以实现对计算机的手写笔迹输入。电容感应式无线鼠标笔采用陀螺仪传感器感应轨迹变化和无线控制，可以悬空操作，除了鼠标基本功能外，还具有一些快捷操作多媒体PPT教学课件的功能。

Description

电容感应式无线多功能鼠标笔

技术领域

本发明涉及一种计算机输入和多媒体教学演示控制设备，特别是涉及一种电容感应式无线鼠标笔。

电容感应式无线鼠标笔笔头采用电容感应方式，手写输入时具有与纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，不需要按下按键，也不需要其它电子辅助设备支持，就可以通过在皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写，实现对计算机的手写输入。

电容感应式无线鼠标笔可以在无线通信距离内任意位置实现无线控制，可以悬空操作，除了鼠标基本功能外，还具有一些快捷操作多媒体PPT教学课件的功能。

背景技术

鼠标是计算机最常用的输入设备之一，目前主流鼠标采用的是光电鼠标，光电鼠标又分为有线和无线两种形式。光电鼠标必须借助平面的光学反射才能识别鼠标位移，所以无论是有线光电鼠标还是无线光电鼠标，都不能悬空操作按键。

普遍使用的光电鼠标为了适合平面使用的特点，通常都把其结构设计成卧式结构。使用者长期操作这种卧式结构光电鼠标，易引起“鼠标手”等身体劳损问题。卧式结构光电鼠标在对计算机手写输入时，使用者必须通过按压鼠标左键、松开鼠标左键和贴近平面移动鼠标这几个动作的密切配合，才能在计算机软件上留下需要的笔迹，这种操作非常困难，不符合人们平时的书写习惯。

目前，市面上也出现了一些按照笔型结构设计的光电鼠标笔。这种光电鼠标笔的笔型结构，虽然对防止“鼠标手”等身体劳损问题起到一定的作用。但它还是光学感应式的，在对计算机手写输入时，与卧式结构光电鼠标一样操作困难，不符合人们平时的书写习惯。

为了实现鼠标无线悬空操作的功能，市面上也出现了一种空中鼠标。空中鼠标与光电鼠标笔的感应方式有很大的不同，它不需要依赖贴近平面感应光学变化，它悬空移动操作就可以改变鼠标光标的运动，也可以悬空完成鼠标按键操作。

在已申请的CN200410022846、CN200510018894、CN200620014690、CN200620088807、CN200320117848、CN03137730、CN200910188281、CN200910208992、CN200920062126、CN200920264322、CN200920312817、CN201110041995、CN201120171652、CN201210314354、CN201220426533、CN201320683465、CN201320683578、CN201420068164等众多专利中，都对鼠标提出改进方法，但还没有如下工作方式的专利申请：采用电容触摸传感器作为笔头，手写输入时具有与纸面书写笔相同握笔和行笔方式，不需按下按键，也不需要其它电子辅助设备支持，就可以通过在皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写，实现对计算机的手写输入。

发明内容

本发明电容感应式无线多功能鼠标笔，由电容感应式无线鼠标笔和USB无线接收器两部分组成。

USB无线接收器由无线传输电路、微控制器和USB接口电路等组成。USB无线接收器连接计算机USB接口，负责电容感应式无线鼠标笔与计算机之间控制信息的传递，其特征在于可选用2.4GHz无线收发芯片或者蓝牙无线芯片接收电容感应式无线鼠标笔的控制信息，而且计算机通过USB接口电路可以识别这些控制信息。

电容感应式无线鼠标笔由电容式触摸传感器、陀螺仪传感器、无线传输电路、微控制器、快捷按键和激光指示电路等部分组成，主要有以下两个方面功能：

（1）对计算机手写输入功能

电容感应式无线鼠标笔笔头采用电容感应方式，手写输入时具有与纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，不需要按下按键，也不需要其它电子辅助设备支持，就可以通过在皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写，实现对计算机的手写输入。

电容感应式无线鼠标笔的笔头，是一种电容感应式笔头，内含电容触摸传感器电极，接触或者接近电容触摸传感器电极会产生电平变化，接触或者接近的距离可以由定制的电容触摸传感器灵敏度确定。在皮肤、金属等具有电容感应的表面手写输入时，电容触摸传感器接近就会产生电平变化。在没有电容感应的材质表面上手写输入时，电容触摸传感器接触或接近就会产生电平变化。电容触摸传感器电极感测到的信号作为鼠标左键按下的动作信号，这样不需要按下按键，也不需要其它电子辅助设备支持，就可以实现对计算机的手写输入。电容感应式无线鼠标笔，对计算机进行手写输入的笔迹变化，是通过内部陀螺仪传感器感测操作运动轨迹实现的。

（2）无线多功能遥控

电容感应式无线鼠标笔采用无线控制，可以悬空操作，除了鼠标基本功能外，还具有一些快捷操作多媒体PPT教学课件的功能。

电容感应式无线鼠标笔通过其内部陀螺仪传感器感测操作运动轨迹，控制计算机光标动作，从而达到悬空操作的作用。

电容感应式无线鼠标笔包括对多媒体PPT课件演示控制的鼠标左键、鼠标右键、上翻页键和下翻页键等按键。除此之外，电容感应式无线鼠标笔还增设了对多媒体PPT课件演示控制的组合键功能的快捷按键：“ALT+P”（毡尖笔）键、“ALT+A”（箭头光标）键、“SHIFT+F5”（从当前页播放）键、“ALT+TAB”（程序切换）键、“W”（白屏）键和“B”（黑屏）键等按键。其中“ALT+P”（毡尖笔）键和“ALT+A”（箭头光标）键复用一个按键，“W”（白屏）键和“B”（黑屏）键复用一个按键，还可以通过设置按键动作增设其它快捷按键。有了这些快捷按键，教师就可以在脱离教师机在教室随意走动，不但可以实现电子板书，同时还可以增加师生之间的同步互动，提高教学效果。

为了配合多媒体教学需要，电容感应式无线鼠标笔还设置了激光指示的功能。

发明的优点和效果：

（1）本发明作为计算机手写输入时，具有与纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，不需要按下按键，也不需要其它电子辅助设备支持，就可以通过在皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写，实现对计算机的手写输入。

（2）本发明电容感应式无线鼠标笔可以在无线通信距离内任意位置实现无线控制，可以悬空操作按键，除了鼠标基本功能外，还具有一些快捷操作多媒体PPT教学课件的功能。

（3）本发明手写输入和无线操作的特点，使得使用者在走动和改变坐、立等姿势情况下，也可以对计算机的完成手写输入，缓解使用者在长时间使用后产生的身体疲劳。

（4）本发明具有的手写输入、无线操作和快捷按键功能，使得本发明可以作为多媒体教学工具，教师在教室范围内任意走动的情况下，也可以实现电子板书，同时还可以增加师生之间的同步互动，提高教学效果。

附图说明

图1为电容感应式无线多功能鼠标笔电路原理框图，

图1中部件序号对应关系分别为：陀螺仪传感器电路（1）、按键电路（2）、微控制器（3）、无线发送电路（4）、电容触摸传感器电路（5）、锂电池或者干电池（6）、按键电路（7）、激光指示电路（8）、无线接收电路（9）、微控制器（10）、USB接口电路（11）、计算机（12）；

图2为电容感应式无线鼠标笔主视图；

图2中部件序号对应关系分别为：激光头（14）、激光电路按键（15）、“SHIFT+F5”（从当前页播放）和“ALT+TAB”（程序切换）复合键（16）、“W”（白屏）和“B”（黑屏）复合键（17）、“ALT+P”（毡尖笔）和“ALT+A”（箭头光标）复合键（18）、下翻页键（19）、上翻页键（20）、电容感应式笔头（21）；

图3为电容感应式无线鼠标笔后视图；

图3中部件序号对应关系分别为：激光头（14）、激光电路按键（15）、“SHIFT+F5”（从当前页播放）和“ALT+TAB”（程序切换）复合键（16）、“W”（白屏）和“B”（黑屏）复合键（17）、“ALT+P”（毡尖笔）和“ALT+A”（箭头光标）复合键（18）、下翻页键（19）、上翻页键（20）、电容感应式笔头（21）；

图4为电容感应式无线鼠标笔左视图；

图4中部件序号对应关系分别为：激光头（14）、电容感应式笔头（21）、电源开关（22）、电源充电接口（23）、鼠标右键（24）、鼠标左键（25）；

图5为电容感应式无线鼠标笔右视图；

图5中部件序号对应关系分别为：激光头（14）、电容感应式笔头（21）、电源开关（22）、电源充电接口（23）、鼠标右键（24）、鼠标左键（25）；

图6为电容感应式无线鼠标笔俯视图；

图6中部件序号对应关系为：激光头（14）；

图7为USB无线接收器；

图7中部件序号对应关系为：USB接口（26）。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明电路原理作进一步的说明：

（1）电路功能静态组成

如图1所示，本发明电容感应式无线多功能鼠标笔，由电容感应式无线鼠标笔和USB无线接收器两部分组成。

电容感应式无线鼠标笔是由陀螺仪传感器电路（1）、按键电路（2）、微控制器（3）、无线发送电路（4）、电容触摸传感器电路（5）、锂电池或者干电池（6）、按键电路（7）和激光指示电路（8）等几部分组成。

USB无线接收器由无线接收电路（9）、微控制器（10）和USB接口电路（11）等部分组成。

（2）电路控制动态过程

①微控制器（3）通过控制陀螺仪传感器电路（1），采集陀螺仪传感器电路（1）感应到电容感应式无线鼠标笔运动时x轴、y轴和z轴各个方向的角度和加速度，这里的角度和角速度反映了电容感应式无线鼠标笔运动轨迹。微控制器（3）将采集到的角度和加速度转换成x轴、y轴和z轴对应的坐标后，再由微控制器（3）控制无线发送电路（4）发送出去。

无线接收电路（9）接收到坐标数据后，由微控制器（10）控制USB接口电路（11）将坐标数据发送给计算机（12），计算机（12）中的驱动软件将其识别为鼠标移动的消息控制光标移动。

②电容触摸传感器电路（5）中包含电容触摸传感器电极，接触或者接近电容触摸传感器电极会产生电平变化，接触或者接近的距离可以由定制的电容触摸传感器灵敏度确定。在皮肤、金属等具有电容感应的表面手写输入时，电容触摸传感器接近就会产生电平变化。在没有电容感应的材质表面上手写输入时，电容触摸传感器接触或接近就会产生电平变化。

如果电容触摸传感器电路（5）采用采用具有接触和接近两种输出的电容触摸传感芯片，这时可以在电容触摸传感器电路（5）中增设一个拨动开关，，按照书写表面材质不同切换拨动开关。在皮肤、金属等具有电容感应的表面手写输入时，电容触摸传感器采用接触式工作方式。在没有电容感应的表面上手写输入时，电容触摸传感器采用接近式工作方式。当电容触摸传感器电路（5）中的电容触摸传感器电极感测到的电信号后，经过微控制器（3）处理后，作为鼠标左键按下的动作信号。

当电容触摸传感器电路（5）中的电容触摸传感器电极感测到的电信号后，经过微控制器（3）处理后，作为鼠标左键按下的动作信号。

当使用者按照纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，接触或接近皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写时，就会产生相应的电信号，微控制器（3）将该电信号作为鼠标左键的按键信息，这个按键信息与微控制器（3）采集陀螺仪传感器电路（1）感应到的角度和加速度结合在一起，就是笔迹信号。这个过程并不需要按下其它按键，也不需要其它电子辅助设备支持就可以采集到笔迹信号。

微控制器（3）将采集到的笔迹信号转换成x轴、y轴和z轴对应的坐标后，再由微控制器（3）控制无线发送电路（4）发送出去。

无线接收电路（9）接收到坐标数据后，由微控制器（10）控制USB接口电路（11）将坐标数据发送给计算机（12），计算机（12）中的驱动软件将其识别为鼠标左键和鼠标移动的组合，从而完成对计算机（12）的手写输入。

③微控制器（3）检测到按键电路（2）按键动作信号数据后，微控制器（3）控制无线发送电路（4）发送出去。

无线接收电路（9）接收到按键动作信号数据后，由微控制器（10）控制USB接口电路（11）将数据发送给计算机（12），教师计算机（12）中的驱动软件将其识别为鼠标或键盘及其组合操作消息，由此实现鼠标左键和鼠标右键功能，同样可以实现对多媒体幻灯片PPT教学课件操作的上翻页键、下翻页键、“ALT+P”（毡尖笔）键、“ALT+A”（箭头光标）键、“SHIFT+F5”（从当前页播放）键、“ALT+TAB”（程序切换）键、“W”（白屏）键和“B”（黑屏）键等操作功能，还可以通过设置按键动作增设其它快捷按键。

④按键电路（7）控制激光头指示电路（8）开启或者关闭激光指示。

下面结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，对本发明使用的具体实施过程几个案例做进一步说明：

（1）激光指示使用

在使用前，确保电源充足，通过如图4和图5所示电源充电接口（23）对电容感应式无线鼠标笔充电。在多媒体教学过程中需要使用激光指示时，拨开如图4和图5所示的电源开关（22）。将如图2、图3、图4、图5和图6所示激光头（14）对准需要指示的投影屏幕，按下如图2和图3所示的激光电路按键（15），就会从激光头（14）发射出指示激光，松开激光电路按键（15），就会关掉指示激光。

（2）无线悬空遥控按键操作

将如图7所示的USB无线接收器的USB接口（26）插入如图1所示的计算机（12）的USB接口，拨开如图4和图5所示的电源开关（22）。在无线通信距离允许范围内，以下操作都可以在移动中无线悬空遥控操作。

手持电容感应式无线鼠标笔，如图2、图3、图4和图5所示的笔头（21）朝前，移动电容感应式无线鼠标笔，就会控制光标在计算机（12）显示器屏幕上移动。

操作（单击、双击、按压和拖拽等）如图4和图5所示的鼠标左键（25），会产生操作（单击、双击、按压和拖拽等）普通计算机鼠标左键相同的效果。操作（单击、双击、按压和拖拽等）如图4和图5所示的鼠标右键（24），会产生操作（单击、双击、按压和拖拽等）普通计算机鼠标右键相同的效果。

单击如图2和图3所示的下翻页键（19），会使得播放中的多媒体PPT课件向下翻页。单击如图2和图3所示的上翻页键（20），会使得播放中的多媒体PPT课件向上翻页。

多媒体PPT课件在没有播放状态下，长按如图2和图3所示的“SHIFT+F5”（从当前页播放）和“ALT+TAB”（程序切换）复合键（16），会使得多媒体PPT课件从当前页面开始播放。连续多次单击如图2和图3所示的“SHIFT+F5”（从当前页播放）和“ALT+TAB”（程序切换）复合键（16），会在打开的应用软件中轮流切换对应应用软件在屏幕前台显示。

在拨开如图4和图5所示的电源开关（22）后的初始状态时，单击如图2和图3所示的“W”（白屏）键和“B”（黑屏）复合键（17），会使得播放中的多媒体PPT课件进入白屏状态。第二次单击如图2和图3所示的“W”（白屏）键和“B”（黑屏）复合键（17），会使得播放中的多媒体PPT课件进入黑屏状态。以后每次按键都会使得播放中的多媒体PPT课件，在白屏和黑屏之间轮流进入。

在拨开如图4和图5所示的电源开关（22）后的初始状态时，默认的播放中的多媒体PPT课件光标是箭头形式，单击一次如图2和图3所示的“ALT+P”（毡尖笔）和“ALT+A”（箭头光标）复合键（18），会使得播放中的多媒体PPT教学课件出现毡尖笔光标，进入电子板书状态。再次单击如图2和图3所示的“ALT+P”（毡尖笔）和“ALT+A”（箭头光标）复合键（18），会使得播放中的多媒体PPT教学课件光标退出毡尖笔状态，而以箭头光标形式显示。以后每次按键都会使得播放中的多媒体PPT课件的光标，在毡尖笔光标和箭头光标之间轮流切换。

（3）手写输入

手持电容感应式无线鼠标笔，如图2、图3、图4和图5所示的电容感应式笔头（21）朝向皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面，按照与纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，贴近这些材质表面，移动电容感应式无线鼠标笔，就会在绘图状态下的应用软件留下电子笔迹。这种书写方式，也可以在播放中的多媒体PPT教学课件毡尖笔状态下使用，实现电子板书的笔迹输入。

Claims (6)

1.电容感应式无线多功能鼠标笔，由电容感应式无线鼠标笔和USB无线接收器两部分组成，其特征在于，USB无线接收器由无线传输电路、微控制器和USB接口电路组成，电容感应式无线鼠标笔由电容式触摸传感器、陀螺仪传感器、无线传输电路、微控制器、快捷按键和激光指示电路部分组成，笔头是一种电容感应式笔头，内含灵敏的电容触摸传感器电极，接触或者接近物体表面会产生电平变化，具有与纸面书写笔相同的握笔和行笔方式，不需要按键辅助，也不需要其它电子辅助设备支持，就可在皮肤（如手掌）、木材、玻璃、陶瓷、塑料、金属等多种材质表面书写，实现对计算机的手写输入，接触或者接近的距离可以由定制的电容触摸传感器灵敏度确定，在皮肤、金属等具有电容感应的表面手写输入时，电容触摸传感器接近就会产生电平变化，在没有电容感应的材质表面上手写输入时，电容触摸传感器接触或接近就会产生电平变化，电容触摸传感器也可以采用具有接触和接近两种输出方式的电容触摸传感芯片，这时可以增设一个拨动开关，按照书写表面材质不同切换拨动开关。

2.如权利要求1所述的电容感应式无线鼠标笔，其特征在于，所述USB无线接收器，可选用2.4GHz无线收发芯片或者蓝牙无线芯片接收电容感应式无线鼠标笔的控制信息，而且计算机通过USB接口电路可以识别这些控制信息。

3.如权利要求1所述的电容感应式无线鼠标笔，其特征在于，通过其内部陀螺仪传感器感测操作运动轨迹，控制计算机光标动作，对计算机进行手写输入时，电容触摸传感器感应和陀螺仪传感器感应相结合，共同实现笔迹信号的采集。

4.如权利要求1和3所述的电容感应式无线鼠标笔，其特征在于，除了包括对多媒体PPT课件演示控制的激光指示、鼠标左键、鼠标右键、上翻页键和下翻页键等基本功能，还包括对多媒体PPT课件演示控制的组合键功能的快捷按键：“ALT+P”（毡尖笔）键、“ALT+A”（箭头光标）键、“SHIFT+F5”（从当前页播放）键、“ALT+TAB”（程序切换）键、“W”（白屏）键和“B”（黑屏）键等按键，其中“ALT+P”（毡尖笔）键和“ALT+A”（箭头光标）键复用一个按键，“W”（白屏）键和“B”（黑屏）键复用一个按键，“SHIFT+F5”（从当前页播放）键和“ALT+TAB”（程序切换）键复用一个按键，还可以通过设置按键动作增设其它快捷按键。

5.如权利要求1、3和4所述的电容感应式无线鼠标笔，其特征在于，在无线通信距离内任意位置，可以对计算机进行手写输入，可以悬空操作操作按键。

6.如权利要求1、3、4和5所述的电容感应式无线鼠标笔，其特征在于，笔头可以作为鼠标左键使用，具有与普通鼠标左键同样的按压、单击、双击和拖拽等功能。