CN106802728A - 一种基于无线通信的手形鼠标 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了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;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;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;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。本发明结构简单、操作方便,具有很广阔的应用前景和市场。
Description
技术领域
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。
发明内容
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。
Claims (5)
1.一种基于无线通信的手形鼠标,其特征在于,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。
2.根据权利要求1所述的基于无线通信的手形鼠标,其特征在于,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。
3.根据权利要求2所述的基于无线通信的手形鼠标,其特征在于,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。
4.根据权利要求3所述的基于无线通信的手形鼠标,其特征在于,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。
5.根据权利要求3所述的基于无线通信的手形鼠标,其特征在于,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。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170606 |
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