CN1302363C - 借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器及工作方法，该模拟器包括：手持的键盘控制装置和安装于个人电脑的数据接收处理装置，该两个装置通过无线射频信号收发数据，再借助个人电脑实现人机交互界面的切换显示。其中键盘控制装置的控制电路包括：顺序连接的键盘控制电路、数据编码电路、无线发送电路和电源电路。数据接收处理装置的控制电路包括：顺序连接的无线接收电路、数据解码电路、数据处理与串口传输电路以及电源电路。该装置能真实模拟手持设备人工交互界面的实际应用效果，让用户带来操作手持设备的真实体验，电路结构简单，制作成本低廉，操作方法简便、逼真，为提高手持设备的人机交互界面设计效率的一种实用的研发工具。

Description

借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器及工作方法

技术领域

本发明涉及一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器及工作方法，该模拟器是为设计人员在设计手持设备的人机交互界面时提供仿真模拟的一种专用的设计辅助装置。属于电子测试仪器技术领域。

背景技术

目前，对手机等手持设备的人机交互界面进行人性化设计已经越来越受到各个品牌手机制造厂商的重视，各种各样的人性化手机交互界面已经成为不同品牌手机之间实现差异化的标志之一。手机的人机交互界面设计师在设计手机的人机交互界面时，通常是借助个人电脑PC来完成的。其效果的好坏，通常也是在PC上进行评测。也就是在手机交互界面设计完成之后，通常是操作PC键盘或鼠标来实现交互界面的模拟仿真。这样往往给人感觉是在操作电脑，没有操作手机进行人机交互的真实感受，不能反映手机的人机交互界面的真实应用情况，更不能给用户带来直观和真实的操作体验。因此，目前的这种设计方法常常使得手机等手持设备的交互界面设计不能达到预期的真实效果，从而造成设计工作的多次反复，使手机等手持设备的人机交互界面设计周期变得很长，降低了设计效率，造成很大的资源浪费。而且，普通手持设备手机由于成本很高、售价昂贵，电路制作也相当复杂，不适合用于交互界面的模拟仿真。

发明内容

本发明的目的是提供一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器及其工作方法，该装置能够真实地模拟手持设备的人工交互界面的实际应用效果，让用户带来真实的操作手持设备的使用体验，其电路结构相当简单，制作成本低廉，操作方法简便、逼真，为手持设备的人机交互界面设计师提高设计效率的一种简单、实用的研发工具。

本发明的目的是这样实现的：一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器，其特征在于：所述模拟器包括有：手持的键盘控制装置和安装于个人电脑的数据接收处理装置，所述两个装置通过无线射频信号收发数据，再借助个人电脑实现手持设备人机交互界面的切换显示；所述手持的键盘控制装置带有手持设备外壳，其中键盘是根据普通手持设备的键盘和手机界面交互设计需要设置的，其控制电路包括有：顺序连接的由单片机构成的键盘控制电路、数据编码电路和无线发送电路，以及为各个功能电路供电的电源电路；所述安装于个人电脑的数据接收处理装置的控制电路包括有：顺序连接的无线接收电路、数。

所述键盘控制电路是由单片机及其外围电路：多个按键和按键信号输出电路组成，其中单片机通过其自身的程序存储器内的固化程序，扫描判断键盘中的各个按键状态，只要有一个按键按下，就会从其端口输出一组与每个按键逐一对应的编码数据，经由按键信号输出电路送入数据编码电路进行编码处理。

所述多个按键有21个，分别是：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十个数字键，*和#键，拨打键和挂断键，四个方向键，一个功能菜单进入键和一个功能菜单退出键，以及一个OK键。

所述按键信号输出电路是将所述单片机的输出端口的各个管脚分别接至一个MOS场效应管的栅极，用作该MOS场效应管处于开关状态的驱动，所述各个MOS场效应管的漏极都与电源VCC连接，其源极则分别连接数据编码电路的对应输入端。

所述数据编码电路由编码器及其外围电路构成，其中编码器的各个数据输入端分别通过一个二极管连接该编码器的电源端，以便为该编码器提供输入信号的同时提供电源；该编码器用于将并行数据编码转换为串行数据。

所述数据解码电路由解码器和反相器组成，用于对无线接收电路送来的数据进行解码和反相处理，使之还原成为键盘控制电路里的单片机输出端口的数据，为程序编写和调试提供方便。

所述数据处理与串口传输电路由单片机和电平转换电路组成，其中单片机通过其自身的程序存储器内的固化程序，对送来的数据进行处理，再通过串口输出一一对应的数据；电平转换电路用于该单片机和个人电脑之间的电平匹配，实现单片机与个人电脑的连接和数据传输。

所述电源电路是将2.5V-3.2V的两节电池的电压或2.5V-4.2V的锂离子电池电压转换成5V稳定电压输出的直流电压转换电路。

本发明的目的是这样实现的：一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器的工作方法，其特征在于：包括下列步骤：

(1)扫描键盘是否有按键被按下，若有，则执行后续操作，若没有，则继续执行步骤(1)；

(2)键盘控制电路的单片机输出被按下的按键的数据信号；

(3)数据编码电路对单片机输出的数据信号进行编码处理，并转换为串行数据；

(4)无线发送电路将编码后的串行数据向外发射出去；

(5)无线接收电路接收到数据；

(6)数据解码电路对接收到的数据进行解码处理；

(7)数据处理与串口传输电路的单片机对解码后的数据再次进行处理，并通过其串口向个人电脑发送一个逐一对应的数据；

(8)个人电脑接收到串口数据，就向操作系统发送一个对应的消息，致使其显示屏上所显示的交互界面产生相应的变化。

步骤(2)中所述单片机输出的被按下的按键的数据信号里的高两位比特为零，或低两位比特为零。

本发明是一种借助个人电脑的、用于手持设备的人机交互界面模拟器，该装置通过射频无线信号的收发、与个人电脑的串口通讯，以及在个人电脑上驻留的一个串口接收控制程序，可以打开个人电脑中已经设计好的手机等手持设备交互界面。此时，只需要操作手持的键盘控制装置中的键盘，个人电脑显示器上已经打开的手机等手持设备交互界面将会按照键盘控制进行显示变换，真实地模拟手机等手持设备的人机交互界面的实际应用效果，不再让人感觉是在操作电脑而不是在操作手持设备。该装置可以使设计师能够更快捷、更真实地了解人机交互界面的真实使用情况，得到更真实的用户体验，并及时发现问题和修正，减少设计工作中不必要的反复，大大缩短手持设备人机交互界面的设计周期，使界面设计更加切合实际，提高设计效率和资源利用率，从而提升手持设备人机交互界面设计的竞争力。因此，本发明是手持设备人机交互界面设计师的一种非常方便、实用的新型研发工具。

此外，本发明的模拟器不仅能够用于手机人机交互界面的开发研制，也可用于PDA等掌上终端设备或其它手持设备的人机交互界面的研制开发。

附图说明

图1是本发明模拟器的控制电路结构方框图。

图2是本发明模拟器的电源电路的电原理图。

图3是本发明模拟器的键盘控制电路的电原理图。

图4是本发明模拟器的数据编码电路的电原理图。

图5是本发明模拟器的无线发送电路的电原理图。

图6是本发明模拟器的无线接收电路的电原理图。

图7是本发明模拟器的数据解码电路的电原理图。

图8是本发明模拟器的数据处理与串口传输电路的电原理图。

图9是本发明模拟器的手机实施例处于工作状态时，个人电脑将其接收到的数据传送给操作系统，实现对当前的手机交互界面进行显示控制的示意图。

图10是本发明模拟器的工作方法的程序流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明是一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器，该模拟器是由虚线框出的手持的键盘控制装置1和安装于个人电脑的数据接收处理装置2两个装置组成，这两个装置1、2通过无线射频信号收发数据，再借助个人电脑3实现人机交互界面的切换显示。其中手持的键盘控制装置1通常带有手机或其它手持设备的外壳(参见图9)，其控制电路包括有：顺序连接的由单片机构成的键盘控制电路11、数据编码电路12和无线发送电路13，以及为各个功能电路供电的电源电路14。安装于个人电脑3处的数据接收处理装置2的控制电路包括有：顺序连接的无线接收电路23、数据解码电路22和数据处理与串口传输电路21，以及为各个功能电路供电的电源电路24。

参见图2，本发明两个组成部分的电源电路14、24的电路结构是相同的，都是采用直流电源转换芯片U3(图示型号为TPS61032)及一些电阻、电容和电感构成，用于将两节电池的电压(2.5V-3.2V)或锂离子电池的电压(2.5V-4.2V)转换成5V稳定电压输出，驱动该模拟器各个功能电路工作。

参见图3，键盘控制电路11是由其内部有8K字节程序存储器的8位单片机U101(图示型号为P89C51)及其外围电路：21个按键、按键信号输出电路组成，该单片机通过其程序存储器内的固化程序，扫描判断键盘中的各个按键状态，只要有一个按键按下，就会从其端口输出一组与每个按键逐一对应的八位二进制编码数据，经由按键信号输出电路送入数据编码电路进行编码处理。其中21个按键是根据普通手机的键盘设置和手机界面交互设计需要设置的，分别是：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十个数字键，*和#键，拨打键和挂断键，四个方向键，一个功能菜单进入键和一个功能菜单退出键，以及一个OK键。由于所选用的编码器芯片特性和省电的需要，图示的本发明是采用单片机U101的P1口数据的高6位，分别接至一个MOS场效应管的栅极，用作该MOS场效应管处于开关状态的驱动。该六个MOS场效应管M1～M6的各个漏极都与电源Vcc连接，其各个源极则分别连接数据编码电路的对应输入端。当P1口任意一位或多位为高电平时，其分别对应的MOS管都处于导通状态，使编码器的输入端直接与电源Vcc相连；当P1口任意一位或多位为低电平时，其分别对应的MOS管关断，使编码器的输入端为低电平。该6个MOS管还原出6位二进制数据供编码器编码进行编码，同时也为编码器工作提供电源。

参见图4，本发明模拟器的数据编码电路12由编码器U102(图示型号为PT2262)及其外围电路构成，该编码器U102有6个数据输入管脚，将6位并行数据编码转换为串行数据，它可以实现63种编码(2⁶＝64，但因0X00不能用而排除在外)，根据该编码器U102的特性和省电，其6个输入管脚在其分别与6个数据输入端连接的同时，还分别通过一个二极管连接该编码器的电源端，为编码器U102工作提供电源。

图5、图6分别是本发明模拟器的无线发射电路13和无线接收电路23，其中前者的作用是将经过编码处理的数据，通过天线向外发射出去。后者的功能则是通过接收天线接收手持的键盘控制装置1发射的数据。

参见图7，本发明的数据解码电路22由解码器U202(图示型号为PT2272)和反相器U203(图示型号为74HCU04)组成，先将无线接收电路23送来的数据还原成六位二进制数据。由于经过解码器U202还原后的六位二进制数据与单片机U101的P1口输出数据正好反相，因此，本发明特别加入一个反向器U203对其取反，目的是将数据还原成与键盘控制电路11中单片机U101的P1口输出的数据一致，为程序编写和调试提供方便。

参见图8所示的对解码后的数据进行处理和与PC串口通讯传输电路。该电路由8位单片机U201(图示型号为89C2051)和电平转换电路U204(图示型号为MAX232)组成，其中单片机U201通过其程序存储器内的固化程序，对经过解码和取反后的数据进行处理，再通过串口向个人电脑发送一个对应的数据。电平转换电路用于该单片机U201和个人电脑之间的电平匹配，实现单片机U201与个人电脑的连接和数据传输。个人电脑3则将接收到的数据传送给内部操作系统，从而实现对当前的手机交互界面进行显示控制(参见图9)。

参见图10，说明本发明模拟器的工作方法的流程：包括下列步骤：

(1)扫描键盘是否有按键被按下，若有，则执行后续操作，若没有，则继续扫描；

(2)键盘控制电路的单片机P1口输出被按下的按键的8位二进制编码，该8位二进制编码里可以是高两位比特为零，也可以是低两位比特为零；

(3)数据编码电路对P1口输出数据进行编码处理，并转换为串行数据；

(4)无线发送电路将编码后的串行数据向外发射出去；

(5)无线接收电路接收到数据；

(6)数据解码电路对接收到的数据进行解码处理；

(7)数据处理与串口传输电路的单片机对解码后的数据再次进行处理，并通过其串口向个人电脑发送一个逐一对应的数据；

(8)个人电脑接收到串口数据，就向操作系统发送一个对应的消息，致使其显示屏上所显示的交互界面产生相应的变化。

本发明已经试制出模拟器手机实施例的性能样机，并进行了实施试验，试验结果完全实现了发明目的。

Claims (10)

1、一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器，其特征在于：所述模拟器包括有：手持的键盘控制装置和安装于个人电脑的数据接收处理装置，所述两个装置通过无线射频信号收发数据，再借助个人电脑实现手持设备人机交互界面的切换显示；所述手持的键盘控制装置带有手持设备外壳，其中键盘是根据普通手持设备的键盘和手机界面交互设计需要设置的，其控制电路包括有：顺序连接的由单片机构成的键盘控制电路、数据编码电路和无线发送电路，以及为各个功能电路供电的电源电路；所述安装于个人电脑的数据接收处理装置的控制电路包括有：顺序连接的无线接收电路、数据解码电路、数据处理与串口传输电路，以及为各个功能电路供电的电源电路。

2、根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于：所述键盘控制电路是由单片机及其外围电路：多个按键和按键信号输出电路组成，其中单片机通过其自身的程序存储器内的固化程序，扫描判断键盘中的各个按键状态，只要有一个按键按下，就会从其端口输出一组与每个按键逐一对应的编码数据，经由按键信号输出电路送入数据编码电路进行编码处理。

3、根据权利要求2所述的模拟器，其特征在于：所述多个按键有21个，分别是：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十个数字键，*和#键，拨打键和挂断键，四个方向键，一个功能菜单进入键和一个功能菜单退出键，以及一个OK键。

4、根据权利要求2所述的模拟器，其特征在于：所述按键信号输出电路是将所述单片机的输出端口的各个管脚分别接至一个MOS场效应管的栅极，用作该MOS场效应管处于开关状态的驱动，所述各个MOS场效应管的漏极都与电源V_CC连接，其源极则分别连接数据编码电路的对应输入端。

5、根据权利要求2所述的模拟器，其特征在于：所述数据编码电路由编码器及其外围电路构成，其中编码器的各个数据输入端分别通过一个二极管连接该编码器的电源端，以便为该编码器提供输入信号的同时提供电源；该编码器用于将并行数据编码转换为串行数据。

6、根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于：所述数据解码电路由解码器和反相器组成，用于对无线接收电路送来的数据进行解码和反相处理，使之还原成为键盘控制电路里的单片机输出端口的数据，为程序编写和调试提供方便。

7、根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于：所述数据处理与串口传输电路由单片机和电平转换电路组成，其中单片机通过其自身的程序存储器内的固化程序，对送来的数据进行处理，再通过串口输出一一对应的数据；电平转换电路用于该单片机和个人电脑之间的电平匹配，实现单片机与个人电脑的连接和数据传输。

8、根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于：所述电源电路是将2.5V-3.2V的两节电池的电压或2.5V-4.2V的锂离子电池电压转换成5V稳定电压输出的直流电压转换电路。

9、一种借助个人电脑的手持设备人机交互界面模拟器的工作方法，其特征在于：包括下列步骤：

(1)扫描键盘是否有按键被按下，若有，则执行后续操作，若没有，则继续执行步骤(1)；

(2)键盘控制电路的单片机输出被按下的按键的数据信号；

(3)数据编码电路对单片机输出的数据信号进行编码处理，并转换为串行数据；

(4)无线发送电路将编码后的串行数据向外发射出去；

(5)无线接收电路接收到数据；

(6)数据解码电路对接收到的数据进行解码处理；

(7)数据处理与串口传输电路的单片机对解码后的数据再次进行处理，并通过其串口向个人电脑发送一个逐一对应的数据；

(8)个人电脑接收到串口数据，就向操作系统发送一个对应的消息，致使其显示屏上所显示的交互界面产生相应的变化。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述单片机输出的被按下的按键的数据信号里的高两位比特为零，或低两位比特为零。

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