CN110187782A - 一种体感指环鼠标 - Google Patents

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陈啸岭
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Abstract

本发明涉及一种体感指环鼠标，包括鼠标本体和接收器，所述鼠标本体包括指环和面板，指环内壁设置有充电口和连接件，所述指环套在拇指上，面板朝向掌心一侧；所述面板内设置有第一控制系统，接收器内设置有第二控制系统；所述第一控制系统包括加速度传感器、测距模块和处理器，所述加速度传感器，用于检测拇指移动的三维加速度数据，并将数据发送至处理器；所述接收器包括处理器和与其连接的无线收发模块；无线收发模块接收鼠标本体传输的数据，经处理器分析处理后通过USB接口传输至计算机，并对计算机执行鼠标指令操作。本发明实现了指环鼠标的轻量化、低功耗及无线悬空自由操作，提高了指环鼠标操作的精确性。

Description

一种体感指环鼠标
技术领域
本发明涉及鼠标技术领域，具体涉及一种体感指环鼠标。
背景技术
现有使用比较普遍的鼠标大多为传统滚珠鼠标和光电鼠标，该鼠标的体型大、需近距离接触平面，且多为有线连接，不方便携带；在使用笔记本电脑外出商务办公或参加讨论会的等情况时，需要大量的互动，但鼠标只限于在计算机旁较小的距离使用，由于场地和环境的限制，不得不使用操作十分不便捷的触摸面板。
专利公开号为：CN102023731公开了一种适用于移动终端的无线微型指环鼠标，该发明提供一种为移动终端配备微型的鼠标设备，在指环上设置有传统鼠标的缩小版，设置了按键和滚轮，在空中倾斜手指、不借助任何物体表面就能通过指环内设置的硬件控制光标移动。虽然该专利提供的鼠标体积小，便携，但是该鼠标仍在指环上设置有按键和滚轮，并没有脱离传统鼠标的一些操作模式，且指环鼠标本身带在手指上体积就小，所以设置的按键和滚轮体积会更小，手指在对按键操作的时候易发生误操作，影响鼠标操作的精确性。
发明内容
本发明为解决现有技术中缺少指环鼠标及指环鼠标操作不精确的问题，提供一种体感指环鼠标，实现了指环鼠标的轻量化、低功耗及无线悬空自由操作，提高了指环鼠标操作的精确性。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种体感指环鼠标，包括鼠标本体和接收器，所述鼠标本体包括指环和面板，指环内壁设置有充电口和连接件，所述指环套在拇指上，面板朝向掌心一侧；所述面板内设置有第一控制系统，接收器内设置有第二控制系统；
所述第一控制系统包括加速度传感器、测距模块和处理器，所述加速度传感器和测距模块分别连接处理器，所述加速度传感器，用于检测拇指移动的三维加速度数据，并将数据发送至处理器；所述测距模块，用于检测除拇指外其他手指的距离，并将距离信号发送至处理器；
所述处理器，用于将接收到的数据进行分析处理，得出鼠标本体的操作指令；
所述处理器连接有无线收发模块，所述无线收发模块，将处理器得出的操作指令与接收器之间进行无线传输；
所述第二控制系统包括处理器和与其连接的无线收发模块；无线收发模块接收鼠标本体传输的数据，经处理器分析处理后通过USB接口传输至计算机，并对计算机执行鼠标指令操作。
进一步地，所述连接件为极性相反的磁铁，磁铁分别设置在指环和接收器上。
进一步地，所述鼠标本体内的单片机连接有电容开关，所述电容开关设置在面板上。
进一步地，所述鼠标本体和接收器内的处理器均为单片机，所述单片机为STM32系列单片机；所述无线收发模块采用的NRF24101型无线模块。
进一步地，所述鼠标本体中的无线收发模块的CE和CSN接口分别与单片机的PA1和PA2接口连接，无线收发模块的SCK、MOSI、MISO和IRQ接口分别与单片机的PB13、PB15、PB14和PA3对应连接；
所述接收器内的无线收发模块与单片机连接，其中，无线收发模块的CE和CSN接口分别与单片机的PA1和PA2接口连接，无线收发模块的SCK、MOSI、MISO和IRQ接口分别与单片机的PB13、PB15、PB14和PA3对应连接。
进一步地，所述加速度传感器采用的MPU6050型传感器，所述加速度传感器的SCL和SDA接口分别连接单片机的PB6和PB7接口。
进一步地，所述测距模块采用的VL53L0型激光测距模块；测距模块的XSHUT和GPIO1接口分别通过第一电阻和第二电阻连接单片机的PB8和PB9接口；测距模块的SDA和SCL接口分别通过三极管Q1和三极管Q2连接单片机的PB11和PB10接口；所述三极管Q1的基极与三极管Q2的基极连接。
进一步地，所述接收器内的单片机连接有USB接口，单片机的PA11和PA12接口分别通过第三电阻和第四电阻连接USB接口的正负极。
进一步地，所述第一控制系统和第二控制系统均包括电源管理模块，所述电源管理模块为其所在的控制系统提供电源电压。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明能够实现鼠标的轻量化、低功耗、无线悬空自由操作；继承了传统鼠标的操作模式，中指、食指点击分别为鼠标的左右键，其他手指可由用户自定义是否使用或设定具体的快捷键，手水平移动控制鼠标移动，符合常规使用习惯，简单易上手。同时，本申请与现有指环鼠标相比，舍弃了按键和滚轮的设置，通过手指的悬空操作便可实现鼠标操作功能，减少了指环上表面的占用空间；本发明能够替代手握式平面定位鼠标，不受距离和接触面限制。该鼠标能够与笔记本配套使用，也可替代笔记本上的触摸面板，使用更加方便，适用性更强。
附图说明
图1是本发明一种体感指环鼠标的结构示意图。
图2是本发明一种体感指环鼠标的控制系统图。
图3是本发明一种体感指环鼠标的单片机的原理图。
图4是本发明一种体感指环鼠标的电容开关的电路原理图。
图5是本发明一种体感指环鼠标的无线收发模块和加速度传感器的原理图。
图6是本发明一种体感指环鼠标的测距模块的原理图。
图7是本发明一种体感指环鼠标的USB接口的连接原理图。
图8是本发明一种体感指环鼠标的电源管理模块的电路原理图。
图9是本发明一种体感指环鼠标的使用状态示意图之一。
图10是本发明一种体感指环鼠标的使用状态示意图之二。
附图中标号为：
1为指环，2为面板，3为接收器，4为连接件，5为充电口，6为USB接口，7为加速度传感器，8为测距模块，9为无线收发模块，10为处理器，11为电容开关，12为电源管理模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1~图10所示，一种体感指环鼠标，包括鼠标本体和接收器3，所述鼠标本体包括指环1和面板2，指环1内壁设置有充电口5和连接件4，所述指环1套在拇指上，面板2朝向掌心一侧；所述面板2内设置有第一控制系统，接收器3内设置有第二控制系统；
所述第一控制系统包括加速度传感器7、测距模块8和处理器10，所述加速度传感器7和测距模块8分别连接处理器10，所述加速度传感器7，用于检测拇指移动的三维加速度数据，并将数据发送至处理器10；所述测距模块8，用于检测除拇指外其他手指的距离，并将距离信号发送至处理器10；
所述处理器10，用于将接收到的数据进行分析处理，得出鼠标本体的操作指令；
所述处理器10连接有无线收发模块9，所述无线收发模块9，将处理器10得出的操作指令与接收器3之间进行无线传输；
所述第二控制系统包括处理器10和与其连接的无线收发模块9；无线收发模块9接收鼠标本体传输的数据，经处理器10分析处理后通过USB接口6传输至计算机，并对计算机执行鼠标指令操作。
作为一种优选的实施方式，所述连接件4为极性相反的磁铁，磁铁分别设置在指环1和接收器3上；当不需要使用鼠标的时候，将接收器3吸附在指环1的磁铁处，另鼠标本体和接收器3成套收纳，防止丢失。
作为一种优选的实施方式，如图3所示，所述鼠标本体和接收器3内的处理器10均为单片机，所述单片机为STM32系列单片机；具体的，本实施例中的单片机采用的是STM32F103C8T6型单片机，单片机连接有最小系统，即复位电路和晶振电路，接收器3内的复位电路包括按键K1和电容C1，电容C1和按键K1并联，其一端连接单片机的NRST接口；晶振电路包括电容晶振X2，晶振X2的两端的分别连接电容C3和C5，晶振的频率为3MHz，电容C3和C5的容量均为33pF。
作为一种优选的实施方式，所述鼠标本体内的单片机连接有电容开关11，所述电容开关11设置在面板2上。如图4所示为电容开关11的原理图，单片机的NRST接口连接有电阻R2，电阻R2另一端分别连接手指电容CF和电容C1电容C1串联电阻R1，电阻R1的另一端为触摸键，电阻R2的两端并联有二极管D1和电阻R3，电阻R3并联电容C2，电容C2 的容量为0.1μF，电阻R1的阻值为300Ω，电阻R2的阻值为20KΩ，电阻R3的阻值为1MΩ；手指电容CF与并联在一起的电容C1对输入的300KHZ方波进行分压，经过D1整流，R2,C2滤波；当食指按压上去后，送去NRST的电压降低被单片机检测到，产生鼠标的开关信号；设置电容开关11的好处是避免了按键的设置，减少了鼠标上按键的设置，增强美观性，且电容开关11操作灵敏、方便。
作为一种优选的实施方式，所述无线收发模块9采用的NRF24101型无线模块。如图5所示，所述鼠标本体中的无线收发模块9的CE和CSN接口分别与单片机的PA1和PA2接口连接，无线收发模块9的SCK、MOSI、MISO和IRQ接口分别与单片机的PB13、PB15、PB14和PA3对应连接；
所述接收器3内的无线收发模块9与单片机连接，其中，无线收发模块9的CE和CSN接口分别与单片机的PA1和PA2接口连接，无线收发模块9的SCK、MOSI、MISO和IRQ接口分别与单片机的PB13、PB15、PB14和PA3对应连接。
作为一种优选的实施方式，如图5所示，所述加速度传感器7采用的MPU6050型传感器，所述加速度传感器7的SCL和SDA接口分别连接单片机的PB6和PB7接口。
具体的，如图6所示，所述测距模块8采用的VL53L0型激光测距模块8；测距模块8的XSHUT和GPIO1接口分别通过第一电阻和第二电阻连接单片机的PB8和PB9接口；所述第一电阻和第二电阻分别为R7和R8，电阻R7和R8的阻值均为1KΩ。测距模块8的SDA和SCL接口分别通过三极管Q1和三极管Q2连接单片机的PB11和PB10接口；所述三极管Q1的基极与三极管Q2的基极连接。
作为一种优选的实施方式，如图7所示，所述接收器3内的单片机连接有USB接口6，单片机的PA11和PA12接口分别通过第三电阻和第四电阻连接USB接口6的正负极；所述第三电阻和第四电阻分别为R6和R7，电阻R6和R7的阻值为200Ω；本实施例中设置了两种USB接口6，一种是USB A接口，另一种是micro USB接口6，扩大了该接收器3与计算机或其他移动设备的适用范围。
作为一种优选的实施方式，所述第一控制系统和第二控制系统均包括电源管理模块12，所述电源管理模块12为其所在的控制系统提供电源电压。具体的，如图8所示，电源管理模块12包括稳压器，稳压器的输入端连接DC 5V，稳压器的输出端输出电源电压VCC，VCC的电压为3.3V。
使用时，将接收器3的USB接口6插入计算机的USB接口6，将指环1戴到大拇指上；拇指和食指靠拢接触打开，拇指和食指再次靠拢接触鼠标本体进入等待状态。需要移动鼠标的光标时，手整体进行移动，拇指上指环1的加速度传感器7感应拇指的三维加速度数据，同时也是整只手的三维加速度数据，将数据传给处理器10后，处理器10利用算法处理数据得出拇指在水平面X、Y两个方向的位移，如图10所示，通过算法消除Z方向的数据使得Z方向的移动对鼠标的移动上没有影响；并将位移数据传输给接收器3，接收器3将位移数据传输给计算机，实现控制光标在计算机显示界面的移动。
测距模块8会检测到左边手指悬空点击的动作，如图9所示，在通常情况下，人的手掌竖直状态，拇指在四指下一个水平面，当手指有点击动作时，该手指与拇指的水平面上会被激光检测到，激光测距在四指下方检测点击动作，不同手指的距离不同，产生不同数据，数据要通过后期算法综合处理，进行误差消除和快捷键判别；例如：食指凌空点击，测距模块8检测食指的距离，经过处理器10等运算后最终在计算机上控制鼠标的右键；中指凌空点击，测距模块8检测中指的距离，控制鼠标左键；其操作方式和传统鼠标一致，不会因为不熟悉造成误操作。
当需要输入文字时，再次合拢食指与拇指，指环1瞬间进入等待状态，鼠标停止感应，此时可进行键盘输入；从文字输入转化到鼠标操作时，再次合拢食指与拇指。
指环1进入等待状态超过时限，指环1自动关闭电源，启用指环1同样是合拢食指与拇指，时限在指环1首次使用时进行初始化的时候由用户根据个人使用情况设置，同样在初始化时在电脑端用户自由定义手势快捷键。如，设置两手指同时向下点击为鼠标滚轮下翻，向上点击为鼠标滚轮上翻；无名指点击设置为关闭快捷键，小拇指点击设置为返回桌面；也可手指组合操作产生多种不同组合，能够设置更丰富的快捷键。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种体感指环鼠标，其特征在于，包括鼠标本体和接收器（3），所述鼠标本体包括指环（1）和面板（2），指环（1）内壁设置有充电口（5）和连接件（4），所述指环（1）套在拇指上，面板（2）朝向掌心一侧；所述面板（2）内设置有第一控制系统，接收器（3）内设置有第二控制系统；
所述第一控制系统包括加速度传感器（7）、测距模块（8）和处理器（10），所述加速度传感器（7）和测距模块（8）分别连接处理器（10），所述加速度传感器（7），用于检测拇指移动的三维加速度数据，并将数据发送至处理器（10）；所述测距模块（8），用于检测除拇指外其他手指的距离，并将距离信号发送至处理器（10）；
所述处理器（10），用于将接收到的数据进行分析处理，得出鼠标本体的操作指令；
所述处理器（10）连接有无线收发模块（9），所述无线收发模块（9），将处理器（10）得出的操作指令与接收器（3）之间进行无线传输；
所述第二控制系统包括处理器（10）和与其连接的无线收发模块（9）；无线收发模块（9）接收鼠标本体传输的数据，经处理器（10）分析处理后通过USB接口（6）传输至计算机，并对计算机执行鼠标指令操作。
2.根据权利要求1所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述连接件（4）为极性相反的磁铁，磁铁分别设置在指环（1）和接收器（3）上。
3.根据权利要求1所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述鼠标本体和接收器（3）内的处理器（10）均为单片机，所述单片机为STM32系列单片机；所述无线收发模块（9）采用的NRF24101型无线模块。
4.根据权利要求3所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述鼠标本体内的单片机连接有电容开关（11），所述电容开关（11）设置在面板（2）上。
5.根据权利要求3所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述鼠标本体中的无线收发模块（9）的CE和CSN接口分别与单片机的PA1和PA2接口连接，无线收发模块（9）的SCK、MOSI、MISO和IRQ接口分别与单片机的PB13、PB15、PB14和PA3对应连接；
所述接收器（3）内的无线收发模块（9）与单片机连接，其中，无线收发模块（9）的CE和CSN接口分别与单片机的PA1和PA2接口连接，无线收发模块（9）的SCK、MOSI、MISO和IRQ接口分别与单片机的PB13、PB15、PB14和PA3对应连接。
6.根据权利要求3所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述加速度传感器（7）采用的MPU6050型传感器，所述加速度传感器（7）的SCL和SDA接口分别连接单片机的PB6和PB7接口。
7.根据权利要求3所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述测距模块（8）采用的VL53L0型激光测距模块（8）；测距模块（8）的XSHUT和GPIO1接口分别通过第一电阻和第二电阻连接单片机的PB8和PB9接口；测距模块（8）的SDA和SCL接口分别通过三极管Q1和三极管Q2连接单片机的PB11和PB10接口；所述三极管Q1的基极与三极管Q2的基极连接。
8.根据权利要求4所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述接收器（3）内的单片机连接有USB接口（6），单片机的PA11和PA12接口分别通过第三电阻和第四电阻连接USB接口（6）的正负极。
9.根据权利要求1所述的一种体感指环鼠标，其特征在于，所述第一控制系统和第二控制系统均包括电源管理模块（12），所述电源管理模块（12）为其所在的控制系统提供电源电压。
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